PP/POE微发泡材料的制备和性能

以高熔体强度聚丙烯(PP)和乙烯–辛烯共聚物(POE)为主要原料,利用化学发泡法制备了PP/POE微发泡材料。研究了POE用量对PP/POE微发泡材料发泡性能、力学性能的影响;通过研究PP/POE微发泡材料的动态力学性能、结晶行为、泡孔结构,确定了POE的最佳用量。添加POE能改善微发泡材料的动态力学性能,同时将PP的结晶峰温度提升117.01℃,加快了PP的结晶过程,为PP发泡提供合适的内部条件,有效地减少了发泡时过发泡、并泡现象的产生。当POE质量分数为10%时,PP/POE微发泡材料的综合性能达到最优,其缺口冲击强度达到13.2kJ/m2,相比未添加POE的微发泡材料提升了约158.8%,泡孔平均直径减小到60μm左右,泡孔密度达到最大值,为1.19×106个/cm3。     

微孔发泡PP/OBC/滑石粉复合材料的泡孔结构和力学性能

采用超临界N₂发泡技术和注射成型工艺制备了微孔发泡聚丙烯(PP)/乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC)/滑石粉复合材料,研究了OBC的含量对PP/OBC/滑石粉复合材料泡孔结构和力学性能的影响。使用差示扫描量热仪、扫描电子显微镜分别对复合材料的结晶行为和泡孔结构进行表征。结果表明,少量OBC能改善PP/OBC/滑石粉复合材料的结晶行为和泡孔结构。当OBC质量分数为10%时,PP/OBC/滑石粉复合材料的泡孔密度为2.0×10⁶个/cm³,平均泡孔直径为57μm。OBC具有良好的增韧效果,但会导致拉伸强度下降。当OBC的质量分数为20%时,PP/OBC/滑石粉复合材料缺口冲击强度高达79.7 kJ/m²,比未添加OBC时高了149.6%。当OBC质量分数高于20%时,PP/OBC/滑石粉复合材料的拉伸断裂方式会从脆性断裂转变为韧性断裂。当OBC质量分数为30%～40%时,PP/OBC/滑石粉复合材料断裂伸长率高达501.84%～554.63%。     

PA6/Zn(st)_2复合材料的发泡行为与力学性能

通过熔融共混法制备聚酰胺6/硬脂酸锌[PA6/Zn(st)_2]复合材料,并采用二次开模注射成型工艺制备PA6/Zn(st)_2复合材料发泡样条。考察了Zn(st)_2含量对PA6/Zn(st)_2复合材料流变性能、结晶行为、发泡行为及力学性能的影响。结果表明:Zn(st)_2的加入,提高了复合材料低频区的储能模量,降低了复合材料低频区的损耗因子;当Zn(st)_2质量分数为3.0%时,储能模量达到最大值,损耗因子达到最小值。当Zn(st)_2质量分数低于5.0%时,对PA6/Zn(st)_2复合材料的力学性能影响不大。当Zn(st)_2质量分数为0.5%时,复合材料的泡孔密度和泡孔直径都最佳。     

聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的制备及其微孔发泡性能

通过双螺杆挤出机熔融混合制备聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料,研究了纳米复合材料力学性能、流变性能和结晶性能。XRD和TEM测试结果表明:蒙脱土以插层结构分散在复合材料中。对于不同的蒙脱土含量,材料性能测试表明:2%蒙脱土所对应的纳米复合材料的力学性能和流变性能最好。文中选取了蒙脱土质量分数为2%的复合材料以超临界二氧化碳为发泡剂进行微孔发泡,泡孔形态分析表明:蒙脱土在发泡过程中起成核剂的作用,增加了PLA发泡材料的泡孔密度,减小泡孔尺寸。     

发泡剂对微发泡PP材料表面外观与基本性能的影响

利用化学发泡注塑技术制备了微发泡聚丙烯(PP)材料,研究了碳酸氢钠母粒含量对微发泡材料泡孔结构、表面外观、力学性能和挥发性有机化合物(VOC)的影响。结果表明:发泡剂母粒添加质量分数小于1. 0%时可获得表观质量较好的制件;当发泡剂母粒添加质量分数为1. 0%时,材料泡孔数目最多,泡孔致密且泡孔平均直径最小,相对未发泡PP材料,比弯曲模量增加,比拉伸强度无明显变化,比冲击强度略有降低;微发泡PP材料的VOC含量,尤其是醛类和总挥发性有机化合物(TVOC)含量低于普通注塑PP材料。     

发泡剂母粒对微发泡PP材料泡孔结构与力学性能的影响

通过化学发泡注塑工艺制备微发泡聚丙烯(PP)材料,研究不同碳酸氢钠发泡剂母粒对微发泡材料泡孔形态、表面质量与力学性能的影响。结果表明:发泡剂母粒B发气量居中,在添加质量分数为2%下,与添加其他两款发泡剂母粒后的发泡材料相比,泡孔更加致密,泡孔平均直径最小,表面无明显缺陷产生。相对未发泡PP材料,发泡材料的拉伸强度、弯曲模量和冲击强度均降低。而加入质量分数为2%的发泡剂母粒B的微发泡PP材料的比弯曲模量增加,比拉伸强度和比冲击强度无明显变化。综合发泡质量和力学性能等影响因素,发泡剂母粒B适合于制备表面质量和力学性能要求较高的微发泡PP制品。     

相容剂对PET/iPP共混物发泡及力学性能的影响

以PP-g-GMA为相容剂,使用同向双螺杆挤出机制备PET/PP-g-GMA/i PP共混物,并对其进行注塑发泡。研究PP-g-GMA质量分数对共混物熔体流动速率及发泡性能的影响,用SEM观察泡孔形态,发泡后的力学性能。研究表明:随PP-g-GMA质量分数增加,熔体流动速率逐渐降低。与纯i PP和未加相容剂的PET/i PP共混物相比,添加相容剂的复合材料发泡性能得到明显改善,泡孔更小更均匀,泡孔破壁、塌陷、并孔现象得到改善。PP-g-GMA的引入使发泡材料的拉伸强度与冲击韧性都得到提高,其最佳质量分数为5%,发泡材料的拉伸强度和冲击强度分别提高10.3%和39.69%。     

云母粉对注塑发泡PP/EPDM共混物泡孔结构和力学性能的改善

采用注塑发泡方法制备了质量比为75/25的聚丙烯/三元乙丙橡胶(PP/EPDM)共混物和质量比为75/25/7.5的PP/EPDM/云母粉复合材料制品,分析了两种制品泡孔结构和结晶性能的差异及其对制品力学性能的影响。结果表明:与共混物发泡制品相比,复合材料发泡制品的拉伸屈服强度、拉伸断裂强度、断裂伸长率和无缺口冲击强度分别提高约5%、48%、206%和22%,并呈现应变硬化现象。复合材料发泡制品的泡孔直径明显较小且分布较均匀,泡孔密度明显较大,结晶度较高,这些是使复合材料发泡制品具有较高力学性能的主要原因。     

P34HB发泡材料的制备及性能表征

以偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂、氧化锌(ZnO)为发泡促进剂、过氧化二异丙苯(DCP)为交联剂,通过模压法制备了聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)(P34HB)发泡材料。研究了ZnO用量对AC分解温度的影响,讨论了DCP用量对泡孔形态、泡孔密度、力学性能的影响。结果表明:当AC与ZnO质量比1∶1时,AC的分解温度降低了70℃左右,DCP对P34HB发泡材料的性能具有改善作用,当DCP质量分数为2%时,发泡材料的综合性能最佳,表观密度达到648.00g/cm3,同时力学性能达到最大值。     

PLA协同纳米CaCO3增韧PP的研究

通过熔融共混制得聚丙烯/聚乳酸/纳米碳酸钙（PP/PLA/CaCO3）复合材料,考察了PLA和纳米CaCO3对复合材料力学性能、热性能、流变性能与结晶形态的影响及其作用机理。结果表明,复合材料中形成连续空间网络结构的PLA有助于改善PP的性能,PLA含量为20 %（质量分数,下同）时复合材料综合力学性能最佳;与纯PP相比,加入PLA后的复合材料拉伸强度和冲击强度分别提高5.1 %和54.4 %,断裂伸长率降低62.5 %;纳米CaCO3通过“滚珠增韧”和“异相成核”作用明显改善复合材料力学性能,纳米CaCO3含量15 %时产生的晶粒细化作用效果最为显著,复合材料综合力学性能达到最佳,拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度分别比未添加CaCO3时提升了15.2 %、2.7 %和5.6 %。     

高熔体弹性PLA/咖啡渣复合材料的发泡行为研究

通过熔融共混法制备二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）改性的聚乳酸（PLA）/咖啡渣复合材料,利用超临界CO2对复合材料进行发泡,并对复合材料的流变性能、热性能、力学性能及发泡行为进行了研究。结果表明,MDI与PLA发生扩链反应,PLA/咖啡渣复合材料的熔体弹性、热性能和力学性能均显著提高;MDI能促进诱导冷结晶和熔融双峰形成,使复合材料的冷结晶度提高至24.68 %;加入MDI后,PLA/咖啡渣复合材料的泡孔密度和发泡倍率明显提高;在诱导冷结晶的温度下发泡,PLA/咖啡渣复合材料的泡孔密度和发泡倍率分别达到9.26×106 个/cm3和9.33倍。     

石墨烯增强聚乳酸力学性能及其发泡行为研究

以熔融共混的方法制备了具有不同纳米填料含量的聚乳酸/石墨烯纳米片（PLA/GNP）复合材料,利用超临界CO₂（Sc?CO₂）辅助釜压发泡的方式,进而制备了PLA/GNP复合泡沫,采用扫描电子显微镜和旋转流变仪等对复合材料的微观形貌、力学性能、流变行为和发泡性能进行了表征,探讨了GNP对发泡行为的作用机理。结果表明,GNP在PLA基体中的分散情况较好,与纯PLA相比,GNP含量为3 %（质量分数,下同）的复合材料的强度与刚度提高了近20 %;随着GNP含量的逐渐提高,PLA分子链运动时受到的限制加大,对熔体黏弹性产生了明显的增强作用,有利于PLA发泡能力的提升;由于GNP的异相成核作用,获得的PLA/GNP复合泡沫具有30倍以上的发泡倍率,泡沫的压缩强度和模量分别提升了2.5和7倍。     

纳米氧化锌填充PBS复合材料性能的研究

采用硅烷偶联剂(KH-550)对纳米氧化锌进行了表面改性,通过熔融共混法制备了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/纳米氧化锌复合材料,利用扫描电子显微镜、热重分析仪、差示扫描量热仪等对复合材料的力学性能、热性能和非等温结晶性能进行了研究分析,并通过Ozawa-Flynn-Wall方法分析了复合材料的热降解行为。结果表明,纳米氧化锌能提高PBS的拉伸强度和弯曲强度,但降低了其冲击强度;改性后的纳米氧化锌可以提高其与PBS的界面相容性,并提高其在PBS基体中的分散性能,不同程度地提高了复合材料的力学性能;纳米氧化锌提高了PBS的结晶速率,降低了其热解反应活化能。     

纳米CaCO_3增强增韧PP/弹性体复合材料的研究

采用钛酸酯偶联剂对纳米CaCO_3进行了表面接枝改性,并采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/乙烯–辛烯嵌段共聚物(OBC)/纳米CaCO_3复合材料,研究了纳米CaCO_3的加入量对复合材料的力学、热力学及流变性能的影响,并观察了复合材料的断面形貌。结果表明,当改性纳米CaCO_3含量为2.5%时,复合材料的力学性能最佳,其中拉伸强度达到27.5 MPa,冲击强度达到16.1 k J/m2,进一步增加纳米CaCO_3含量时,由于纳米粒子之间发生了严重团聚使复合材料力学性能显著下降;纳米CaCO_3的加入对复合材料起到了异相成核的作用,提高了复合材料的结晶温度和结晶度;复合材料中纳米粒子的存在使其复合黏度和储能模量同时升高。     

PLA/PCL/滑石粉复合材料的制备与性能

在聚乳酸(PLA)中添加不同含量的聚己内酯(PCL)和滑石粉,同时添加增容剂柠檬酸三丁酯(TBC),通过熔融共混制备一系列PLA/PCL/滑石粉复合材料。主要研究了PCL、滑石粉以及TBC对PLA力学性能和结晶性能的影响。结果表明,PCL提高了PLA的韧性,但降低了强度,滑石粉主要起到了增强作用,但降低了PLA韧性,而将两者共同添加到PLA中可以起到一定的增强增韧作用,其异相成核作用也提高了PLA的结晶度。增容剂TBC的加入,改善了PLA和PCL的相容性,提高PCL的增韧效果以及复合材料的结晶度,但略微降低了PLA的拉伸强度。当PCL和滑石粉质量分数均为10%且加入0.5份的TBC后,PLA/PCL/滑石粉复合材料的断裂伸长率、拉伸强度、结晶度分别为13.3%,61.6 MPa,43.0%,相比纯PLA分别提高了533%,2%,73.4%。     

玄武岩纤维增强聚乳酸力学性能及耐老化性能

通过拉伸实验和老化实验，研究了玄武岩纤维含量对BF/PLA拉伸性能、抗冲击性能及耐老化性能的影响规律，通过DSC实验得到BF/PLA复合材料的结晶度，分析其耐老化原因。随着质量分数增加，其拉伸强度增加可达到141 MPa，弹性模量达到5 GPa，达到峰值后又减小。质量分数达到30%时，缺口冲击强度和非缺口冲击强度分别达到6.7 kJ/m²和20.76 kJ/m²。DSC实验结果表明，随着玄武岩纤维含量的增加，聚乳酸复合材料的结晶度由34.6%增加到54.6%，而结晶度的增加可以减缓聚乳酸的降解速度。当质量分数达到60%时，老化实验后的弹性模量可以保持降解前的77%，延缓降解速度较为明显。经分析，拉伸强度与玄武岩纤维质量分数呈二次多项式关系，而弹性模量与玄武岩纤维质量分数之间呈线性关系。这种函数关系不受材料力学性能下降的影响。     

纳米SiO2包覆微晶纤维素对PBS/PLA复合材料性能的影响

以纳米二氧化硅(nano-SiO2)表面包覆的微晶纤维素(MCC)为填料,采用熔融共混的方法制备了聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯（PLA/PBS）复合材料。运用扫描电子显微镜、热重分析仪、差示扫描量热仪、动态热力学分析仪等方法研究了nano-SiO2对PLA/PBS/MCC复合材料的力学性能、热稳定性以及结晶行为的影响。结果表明,nano-SiO2包覆在MCC表面后与PLA/PBS熔融共混提高了nano-SiO2在聚合物材料中的分散性,改善了MCC与树脂基体的相容性;添加5 %（质量分数,下同）MCC的PLA/PBS/MCC复合材料,与同样添加量的PLA/PBS/nano-SiO2-MCC复合材料相比,其储能模量、冲击强度以及结晶度分别提高了13.04 %、11.70 %、71.92 %。     

Mechanical properties,crystallization characteristics,and foaming behavior of polytetrafluoroethylene‐reinforced poly(lactic acid) composites

In this study, poly(lactic acid) (PLA)/polytetrafluoroethylene (PTFE) composites containing different amounts of PTFE were prepared by melt blending. The mechanical, crystallization, and foaming properties of the prepared composites were investigated. Tensile test results indicated that the mechanical properties of the composite with PTFE showed significant reinforcement and toughening effects. The average elongation‐at‐break of the composite increased by 72% compared with pure PLA. Scanning electron microscopy (SEM) showed that the PTFE elongated into fibrils during blending and formed a physical network of entanglements in the melt. Differential scanning calorimetry (DSC) also showed that PTFE had a significant nucleation effect on polymer crystals and greatly increased the crystallinity of the PLA matrix. Moreover, PTFE dramatically enhanced the melt viscosity of PLA, which was investigated by rheological tests. The injection molding foaming experiments revealed that adding 1 wt% PTFE had the most notable heterogeneous nucleation effect on foamed cells, with the cell size decreasing from 81.5 μm for neat PLA to 25.2 μm, and the cell density increasing from 1.34 × 10⁸ cells/cm³ to 2.53 × 10⁹ cells/cm³. POLYM. ENG. SCI., 57:570–580, 2017. © 2016 Society of Plastics Engineers     

碳纳米纤维增强聚甲醛复合材料制备及性能

通过纳米碳纤维(CNFs)在聚甲醛(POM)基体中的均匀分散以及取向,制备了具有优异力学性能和热性能的POM/CNFs复合材料。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉伸性能测试、热重分析、动态热机械分析测试表征了POM/CNFs复合材料的结构和力学、热学性能。结果表明,CNFs与POM分子链形成氢键相互作用,促进了CNFs在POM基体内分散,同时使POM/CNFs复合材料的结晶度显著提高。随着CNFs含量增加,POM/CNFs复合材料的拉伸强度、储能模量和损耗模量均得到提高。当添加0.5%的CNFs时,拉伸强度、储能模量及损耗模量分别提高了20.5%,127%和58%。进一步研究了高温拉伸对POM/CNFs复合材料性能的影响。结果表明,CNFs沿拉伸方向定向排列,同时复合材料拉伸后结晶度提高,拉伸强度显著增加。     

Crystallisation,mechanical properties and rheological behaviour of PLA composites reinforced by surface modified microcrystalline cellulose

Microcrystalline cellulose chemically modified by 3-isocyanatopropyl triethoxysilane (K-MCC) was incorporated as reinforcement into a polylactic acid (PLA) matrix to prepare PLA/K-MCC composites by melt blending. X-ray diffraction showed that PLA's crystalline structure was not affected by the added K-MCC, but its degree of crystallinity increased somewhat. Differential scanning calorimetry indicated that, when 5?wt-%K-MCC was added to PLA, the crystallisation of PLA improved greatly, and the degree of crystallinity reached a maximum of 39.4%, which exceeded that of pure PLA. Mechanical testing revealed that the tensile strength, modulus and heat distortion temperature of PLA also increased significantly after modified MCC was added, and the optimum mechanical properties of the composite were obtained. Dynamic rheological tests revealed shear thinning behaviour in the PLA/K-MCC composites. With increasing shear rate, more obvious shear thinning was observed because of more homogeneous dispersion of K-MCC with fewer hydroxyl groups in the PLA matrix.