结晶条件对超高分子量聚乙烯熔融再结晶行为的影响

应用常压差示扫描量热(DSC)仪和高压DSC仪研究了熔融温度、熔融时间、冷却速率以及压力对不同分子量的超高分子量聚乙烯(PE–UHMW)熔融再结晶行为的影响。常压DSC的研究表明,随着熔融温度、熔融时间以及冷却速率的增加,PE–UHMW的结晶峰值温度(Tc)逐渐下降。在相同的熔融温度和熔融时间下,PE–UHMW的Tc随分子量的增加而逐渐增加,但在所研究的冷却速率范围内(2.5～40℃／min),在相同的冷却速率下,Tc随分子量的增加变化不大。高压DSC的研究结果表明,结晶过程中增加压力导致PE–UHMW的Tc有所下降,并且结晶峰半峰宽变大。     

基于山梨醇类α成核剂的α/β复合成核剂对等规聚丙烯力学性能的影响

以山梨醇类成核剂S20为α成核剂分别与3种β成核剂TMB-5,HHPA-Ba,PA-03复合得到复合成核剂,建立了成核剂含量与ΔTCp(ΔTCp为成核等规聚丙烯(iPP)结晶峰值温度与非成核iPP结晶峰值温度的差值)的关系曲线,考察了复合成核剂对iPP力学性能的影响。实验结果表明,通过成核剂含量与ΔTCp的关系曲线可确定复合成核剂的最佳配比;以S20为α成核剂制备复合成核剂时,复合成核剂的总含量以大于0.10%(w)(基于iPP的质量)为宜;确立复合成核剂最佳配比的实验方法适用于以S20为α成核剂的α/β复合成核剂体系;当成核剂以最佳配比复合时,成核iPP的刚性和韧性可同时提高。     

原位添加α晶成核剂对高熔体强度聚丙烯性能的影响

采用过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,通过一步反应挤出法将接枝单体苯乙烯(St)和端乙烯基硅油(VS)接枝到等规聚丙烯(i PP)上制备高熔体强度聚丙烯(HMSPP),同时在制备过程中原位添加α晶成核剂S20或NA11,考察了两种不同的α晶成核剂对HMSPP的制备及其结晶性能、力学性能和发泡性能的影响。熔体流动速率和分子量分布的测试结果表明,S20或NA11的原位添加没有影响i PP接枝反应的进行;差示扫描量热研究表明,成核剂的加入可以有效促进HMSPP的成核结晶,消除了HMSPP结晶过程中的双结晶峰现象,但成核剂的加入对HMSPP的力学性能并无显著影响。S20或NA11的加入可以有效调控发泡样品的泡孔尺寸,使得泡孔直径从38μm增大到50μm以上,发泡倍率也分别从25倍增大到36倍和37倍。     

山梨醇类成核剂对改性聚丙烯发泡性能的影响

以过氧化苯甲酰（BPO）为引发剂,经熔融挤出过程将苯乙烯（St）接枝到等规聚丙烯（iPP）上,同时加入山梨醇类成核剂［1,3:2,4二（对甲基卞叉）山梨醇,MDBS］,制备可发泡的iPP,并考查MDBS在其发泡过程中所起的作用。结果发现,St接枝到iPP上,降低了iPP的熔体流动速率,即提高了其熔体强度;在发泡过程中,MDBS起固定泡孔和泡孔成核的作用,使iPP泡沫具有规则完整的泡孔结构,且泡孔密度从纯iPP的1.1×10^7个/cm3增加到1.2×10^8个/cm3,适宜发泡温度范围拓宽至150~160 ℃。     

剪切和冷却速率对长支链聚丙烯晶体结构的影响

采用旋转流变仪在不同剪切作用下制备了长支链聚丙烯PP-g-VS/St(PP:聚丙烯;VS:乙烯基聚二甲基硅氧烷;St:苯乙烯)结晶试样,并利用WAXRD方法考察了冷却速率、剪切作用以及两者共同作用时对PP-g-VS/St晶体结构的影响。表征结果显示,PP-g-VS/St在冷却结晶过程中可形成α晶和少量γ晶;在剪切作用下,PP-g-VS/St中形成α晶和β晶,且β晶的相对含量随剪切速率的增大先急剧增大后趋于稳定、随剪切时间的延长先增大后略有降低、随剪切温度的升高而增大。当剪切速率为70 s-1、剪切时间为60 s、剪切温度为230℃时,PP-g-VS/St中β晶的相对含量为35.6%。剪切作用和快速冷却是诱导PP-g-VS/St形成β晶的关键因素。     

基于微流控的海藻酸钙空心纤维的制备及其在细胞培养中的应用

海藻酸钙水凝胶空心纤维在药物传递、组织工程等领域具有潜在的应用价值。但传统的纤维制备方法,如静电纺丝或模具法等,很难或无法制备海藻酸钙空心纤维。本研究首先采用自制的两相微流控装置,连续制备出形貌均一稳定的海藻酸钙空心纤维,并通过显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对其空心结构进行了表征。然后考察了装置中内相毛细管尖端管径、内外相流体流速比以及氯化钙浓度对空心纤维内外径尺寸和厚度的影响,结果表明,空心纤维的尺寸在一定范围内可以进行调控。最后将这种空心纤维应用于封装和培养L929成纤维细胞,结果表明,成纤维细胞存活率较高,并且有沿着空心纤维内壁成直线生长的趋势。这种方法为纤维状细胞的培养提供了一种思路。     

α/β复合成核剂成核聚丙烯的结晶形态及非等温结晶动力学研究

以山梨醇类S20成核剂为α成核剂与HHPA-Ba和PA-03两种β成核剂分别复配得到α/β复合成核剂。利用DSC和偏光显微镜考察了该复合成核剂对成核等规聚丙烯(iPP)结晶形态的影响,并采用Cazé法研究了成核iPP的非等温结晶动力学。实验结果表明,复合成核剂可减小成核iPP的球晶尺寸,成核iPP最终的结晶形态由复合成核剂中两种成核剂的含量决定。不同配比的复合成核剂均可提高iPP的结晶温度、缩短iPP的结晶时间、提高iPP的成型速率。成核iPP的Avrami指数在4⁵之间,最佳配比的S20/HHPA-Ba复合成核剂(S20成核剂的含量为40%(w))成核的iPP以混合成核模式结晶。以S20为α成核剂的α/β复合成核剂对成核iPP的结晶行为和结晶形态的影响基本一致。     

Effect of nano-silica modification on the tensile property of SMA/GF/CF/epoxy super hybrid woven fabric composites

Tensile properties of epoxy casts together with shape memory alloy (SMA), glass (GF) and carbon (CF) woven fabric reinforced epoxy matrix super hybrid composites were investigated, respectively. In order to enhance the mechanical strength of this advanced material, two categories of modifications including matrix blending and fiber surface coating by nano-silica were studied. Scanning electron microscopy (SEM) and fiber pull-out tests were adopted to complement the experimental results, respectively. Experimental results reveal that the toughness of epoxy matrix is enhanced significantly by adding 2wt% nano-silica. The failure mechanism of SMA reinforced hybrid composites is different from that of GF/CF/epoxy composites. Compared with the matrix modification, the fibers modified by coating nano-silica on the surface have better tensile performances. Moreover, the fiber pull-out test results also indicate that composites with fiber surface modification have better interfacial performances. The modification method used in this paper can help to enhance the tensile performance of the mentioned composite materials in real engineering fields.     

新型高效聚丙烯β晶型成核剂

采用差示扫描量热仪和广角X射线衍射仪考察了降冰片烯十二酰胺酸的不同金属盐对聚丙烯晶型结构的影响。结果表明,0.2 ％（质量分数,下同）的降冰片烯十二酰胺酸锌盐（NBDA30）能够诱导聚丙烯产生高含量的β晶型（k值为81.7 ％）。在此基础上进一步研究了N BDA30的添加含量对聚丙烯力学性能和结晶性能的影响。结果表明,当成核剂添加量超过0.4 ％时,聚丙烯的冲击强度和结晶温度开始提高,球晶尺寸开始减小;冲击强度最大值在0.8 ％时取得,冲击强度从纯聚丙烯的31.8 J/m提高到91.0 J/m,提高幅度约为3倍;同时NBDA30成核聚丙烯的拉伸强度和弯曲模量没有明显降低。     

乙烯基硅烷/苯乙烯接枝聚丙烯的结晶和力学性能

研究了乙烯基硅烷（VS）和苯乙烯（St）双单体接枝聚丙烯（PP-g-VS/St）的结晶性能和力学性能。结果表明,长支链的引入使PP-g-VS/St的结晶峰值温度和熔融峰值温度相对于线形等规聚丙烯（iPP）分别提高了10、2 ℃,且球晶得到了细化; PP-g-VS/St在10 ℃/min的降温速率下结晶产生的晶型为α晶型与少量γ晶型的混合物;在注塑条件下结晶产生的晶型为α晶型与β晶型的混合物; 利用莫志深法研究PP-g-VS/St的非等温结晶动力学过程发现,在结晶的早期和后期,长支链对PP-g-VS/St的结晶分别起到了加速成核和阻碍生长两种相反的作用;相对于iPP,PP-g-VS/St的拉伸强度、弯曲模量和冲击强度分别提高了29 %、40 %和453 %。