PP/PLA/CaCO_3复合材料的制备与性能研究

以聚丙烯(PP)为基体,聚乳酸(PLA)和纳米碳酸钙(CaCO_3)为增韧、增强组分,利用熔融共混制得PP/PLA/CaCO_3复合材料,通过对复合材料力学性能、耐热性能、流变性能与结晶形态的表征,研究了PLA和纳米CaCO_3对复合材料性能的影响及其机理。结果表明,当PP与PLA共混时,形成连续空间网络结构PLA有助于改善PP的性能,PLA质量分数为20%时综合力学性能最佳,与纯PP相比,PP/PLA复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度分别提高5. 14%和54. 35%,断裂伸长率降低62. 47%。向PP基体中引入的纳米CaCO_3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CaCO_3质量分数为15%时,在PP/PLA中均匀分散产生的晶粒细化作用效果最为显著,PP/PLA/CaCO_3复合材料的综合力学性能达到最佳,拉伸强度、断裂伸长率和缺口冲击强度分别比未添加CaCO_3时提高了15. 23%、2. 67%和5. 63%。     

CaCO3／CPE／PP三元复合材料的性能研究

分别研究了CPE和SBS对聚丙烯性能的影响,CPE使PP的熔融指数略有下降,CPE含量为10％时,CPE／PP的冲击和拉伸强度分别比纯聚丙烯提高了108％和12％;进一步研究了微米CaCO3和纳米CaCO3对CPE／PP复合材料性能的影响,微米CaCO3使CPE／PP的拉伸强度提高,但冲击强度降低;纳米CaCO3对CPE／PP同时具有增强和增韧作用,当纳米CaCO3含量为8％时,CaCO3／CPE／PP三元复合材料的综合力学性能较好。     

PE-LD/CaCO3/EVA复合材料性能的研究

分别探讨了重质碳酸钙（CaCO3）和乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）的含量对低密度聚乙烯（PE-LD）/CaCO3/EVA三元复合体系的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度以及缺口冲击强度的影响,并结合试样冲击断面的扫描电镜照片,分析了复合材料力学性能变化的规律和原因。结果表明,当重质CaCO3含量为10 %~20 % 、EVA含量为0.67 %时,复合材料的力学性能最佳;当重质CaCO3含量为20 %时,EVA含量增加到1.33 %~2.33 %时,复合材料中树脂基体形成的网状结构趋于完善,冲击强度达到最大值,而拉伸强度随EVA含量的增加变化不大。     

聚丙烯/轻质CaCO_3复合材料的力学性能研究

采用熔融共混的方法制备了PP/CaCO3复合材料,并研究了轻质CaCO3的表面处理、含量及粒径对材料的拉伸强度和缺口冲击强度两大主要力学性能的影响,着重对实验结果作了科学的理论分析。实验结果表明,钛酸酯类偶联剂能很好地改善CaCO3粒子与PP基体的界面相容性,从而使复合材料的力学性能提高;经表面处理后的超细轻质CaCO3(纳米级)所填充复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度明显优于普通轻质CaCO3(微米级);而且处理后的纳米级CaCO3在填充量为10%时对PP的增强增韧效果最佳。     

纳米CaCO3填充ABS/PP合金复合物研究

通过熔融共混使纳米CaCO3粒子周围包覆上一层TPE橡胶,制备出纳米CaCO3母料,用其与PP、ABS共混复合制备出ABS/PP合金纳米填料复合物.该复合材料力学性能及熔体流动性能测试结果表明,纳米CaCO3含量在试验用量范围内,ABS纳米CaCO3复合物的拉伸强度随填料含量的增加而增加,当母料含量为17%,母料中纳米CaCO3填料含量为60%左右时有较佳的冲击性能;ABS/PP纳米CaCO3复合物在PP含量9%～10%时有最好的拉伸强度和冲击强度;纳米CaCO3填料含量对复合物的拉伸强度影响不大,随其用量增加对冲击强度有明显的提高;熔体流动性能在PP含量10%左右时达最大,但随填料含量增加而下降.     

扩链剂TDI对PLA/AMB纳米复合抗菌材料性能影响

在聚乳酸(PLA)/自制抗菌母料(AMB)纳米复合材料中添加扩链剂甲苯二异氰酸酯(TDI),研究了TDI含量对纳米复合材料抗菌性能和力学性能的影响。结果表明,TDI质量分数在0~2.5%范围内,随着TDI含量的增加,复合材料对大肠杆菌的抗菌性能逐渐轻微减弱,但仍为强抗菌材料;拉伸强度、缺口冲击强度和弯曲强度逐渐增加,断裂伸长率先增加后减小。当TDI质量分数为2.5%时,复合材料的综合性能最好,与PLA/AMB相比,其拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度和弯曲强度分别提高了7.9%,147.6%,29.4%和22.0%,抗菌率为99.1%,仍为强抗菌材料。     

偶联剂NDZ-105用量对PP/CaC03复合材料性能与形态的影响

采用经钛酸酯偶联剂NDZ-105处理的CaCO3与PP在双螺杆挤出机中熔融混合后制备PP/CaCO3复合材料.研究偶联剂NDZ-105用量对PP/CaCO3复合材料力学性能、结晶性能与断面形态的影响.研究结果表明:随着偶联剂NDZ-105用量的增加,PP/CaCO3复合材料的拉伸强度、弯曲强度和结晶温度逐渐下降,而断裂伸长率从65.2%提高到134.5%,冲击强度从6.1 MPa增加到8.8 MPa.     

塑料的成型工艺性能研究

研究了EPDM、纳米CaCO3的加入对聚丙烯的成性工艺性能的影响,进一步研究了对产品力学性能的影响。结果表明:加入20%的EPDM后,改性PP的成型工艺性能显著下降,但产品力学性能(冲击强度、拉伸强度以及断裂伸长率)提高很大。纳米CaC03用量为9～11份时,改性PP综合力学性能较好,但成型工艺性能较差;加入2.5%纳米CaCO3后,改性PP的成型工艺性能最好,且对复合材料的力学性能的下降影响很小。     

增容剂对PP/PP-g-MAH/CaCO_3复合材料性能与形态的影响

采用熔融混合法制备了PP/PP-g-MAH/CaCO3复合材料,并利用万能试验机、差示扫描量热仪(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)分析了PP-g-MAH含量对PP/PP-g-MAH/CaCO3复合材料力学性能、结晶性能与界面形态的影响。结果表明:随着增容剂PP-g-MAH含量的增加,PP/PP-g-MAH/CaCO3复合材料的拉伸强度从25.7 MPa增加到32.0 MPa,弯曲强度从34.7 MPa增大到41.2 MPa;结晶温度则先增大后逐渐减小,当PP-g-MAH含量为2%时结,晶温度为123.9℃,结晶度为44.7%;而断裂伸长率和冲击强度逐渐减小。     

聚乳酸/聚丙烯/淀粉复合材料的制备及性能研究

采用模压成型制备了聚乳酸(PLA)/聚丙烯(PP)和PLA/PP/淀粉两种复合材料。主要研究了复合材料的热性能、力学性能和降解性能。结果表明:对于PLA/PP复合材料而言,复合材料的熔融温度先增加后降低,结晶度随PLA的含量增加而变大,而且出现了结晶双峰。力学性能相较与纯PLA,断裂伸长率明显提高,拉伸强度有所下降,最大下降28.02 MPa。降解性能随PLA增加而增强。而对于PLA/PP/淀粉复合材料,熔融温度变为先降低后增加的趋势,复合材料的玻璃化温度也减小,材料的可塑性得到提高;在PLA/PP比例相同条件下,PLA的结晶度有明显提高,PLA的结晶峰强度增加。对于力学性能,淀粉的加入,明显降低了其拉伸强度和断裂伸长率,PLA与PP质量比为3/7时,表现出硬而韧的特性,材料具有单向拉伸,不会立即脆断。对于材料降解性能,淀粉的存在对复合材料的降解能力得到明显的提高,当PLA与PP质量比为3/7时,材料的降解率最高为14.78%,是PLA/PP复合材料最大降解率的4.3倍,并且材料上出现了黄褐色斑点。     

高温高湿环境下紫外老化对氨纶结构及性能的影响

使用QUV紫外耐候试验机进行老化实验,研究了高温高湿环境下紫外老化对氨纶力学性能及微观结构的影响,通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热、X射线衍射及力学性能分析探究氨纶紫外老化规律及机理,结果表明:随老化时间增加,N—H基氢键化程度变大,C—N键断裂,侧链上甲基脱氢变为更加活泼的亚甲基;氨纶热性能不断下降,玻璃化转变温度(Tg)不断升高且微相分离程度变差;结晶度在老化初期变化较小,呈先增后减的趋势,在老化150 h达到峰值。紫外老化后的氨纶,断裂伸长率及断裂强力在老化初期(0~50 h)下降明显,随后缓慢上升,分别在200 h及150 h骤降;老化前后氨纶弹性模量与结晶度变化趋势近似,弹性模量先增后减,在老化100 h达到峰值,300%弹性回复率不断下降。FTIR图谱1 110 cm^-1处显示氨纶老化前后醚基无显著变化,而1 710 cm^-1处样品吸水后产生的C=O基峰及3 317 cm^-1处因紫外光照C—N键断裂而引起的N—H吸收峰明显变弱,证明氨纶紫外老化本质是紫外光解及水解的协同作用,温度起到加速老化作用。     

基于拉伸流变挤出的马来酸酐接枝聚丙烯性能

使用新型的拉伸流变挤出机制备聚丙烯马来酸酐接枝物(PP-g-MAH)。相比于传统双螺杆挤出,基于拉伸流变挤出的PP-g-MAH具有较稳定的单体接枝率(相对接枝率在6%~7%),受设备参数影响较小,单体残留率较低。拉伸流场对聚丙烯(PP)分子链降解程度较低,分别测定了拉伸流场和剪切流场下,不同转速对PP-g-MAH的接枝率/熔体流动速率(G/M)比值的影响,发现前者的产物的G/M比值随转速增加而增加,表明拉伸流场对PP分子链降解程度较低。在PP-g-MAH相对接枝率均为6%的条件下,利用拉伸流变挤出制备的PP-g-MAH的拉伸强度比双螺杆挤出产物高25%。分别和PP以不同比例共混,前者挤出的PP共混物的冲击强度比双螺杆挤出的高11%~35%。     

基于分子动力学模拟的环氧/多层石墨烯界面拉伸性能

采用分子动力学模拟方法研究了环氧/多层石墨烯(MLG)复合材料的拉伸性能。通过计算拉伸过程中体系的平均势能(PMF),最大力(Fmax)以及最大PMF所对应的拉伸位移来分析环氧/MLG复合材料界面的粘附性能。通过研究体系在拉伸过程中的微观结构和质量密度等的变化,揭示了环氧/MLG复合材料在拉伸作用下的界面失效机理。环氧/MLG复合材料在拉伸外力作用下,随着拉伸距离增大,拉伸力先线性增大,达到最大值99.68(kcal/mole?)之后,开始下降;当拉伸距离为25?时,拉伸力降为0,此时环氧从MLG上完全脱离。进一步通过计算拉伸过程中环氧基体中4个不同区域分子的均方位移和均方回转半径,分析了拉伸过程中环氧基体中分子的运动特性和规律。     

单环氧化合物接枝改性PA6材料的制备及其性能研究

利用反应挤出法制备了聚酰胺6（PA6）接枝新癸酸缩水甘油酯（GND）改性材料,通过红外光谱分析对改性产物的分子结构进行了测试,并对改性材料的结晶性能、流变性能和力学性能等进行了研究。结果表明,单环氧化合物能够在挤出过程中与PA6发生接枝反应,生成支化PA6产物;接枝链降低了PA6的结晶速率和结晶度,在宏观上相应地表现出材料力学性能的变化;GND最佳用量范围为1~3份,当其用量为1份时,相对于纯PA6,支化PA6的拉伸强度降低了8 %,断裂伸长率和缺口冲击强度分别提高了161 %和35 %。     

热塑性可生物降解PBSeT共聚酯的合成及性能研究

以癸二酸（SeA）、对苯二甲酸（TPA）和丁二醇（BDO）为单体,采用先酯化后缩聚的两步法合成了聚（癸二酸丁二醇-co-对苯二甲酸丁二醇）共聚酯（PBSeT）。研究SeA与TPA摩尔比（100:0、90:10、70:30、50:50、30:70、10:90）的变化对共聚酯结构、热性能、力学性能和降解性能的影响。所合成聚酯的重均分子量（Mw）在178300~214277g/mol范围内。随着刚性单体TPA含量的增加,共聚酯的Tm、Tc呈现出先降低后升高的趋势,其中PBSeT(50:50)结晶能力最弱;当TPA含量由10mol%增加至90mol%时,共聚酯的Tg逐渐增加;共聚酯具有较为接近的热稳定性。当共聚酯刚性单体TPA含量较高时,共聚酯呈现较高的拉伸强度,其中PBSeT(30:70)的拉伸强度最大,为53.0MPa;PBSeT(50:50)的断裂伸长率最大,达到1040%。PBSeT均为典型的假塑性流体;随着角频率增加,共聚酯的复数黏度、储存模量和损耗模量逐渐增加。黑曲霉菌降解实验表明,随着TPA单体含量的增加,共聚酯的降解能力大致呈降低的趋势。     

聚甲醛/海泡石纤维复合材料的制备与性能研究

为制备性能优良的聚甲醛（POM）基复合材料,以海泡石纤维（Sep）填充POM制备POM/Sep复合材料。研究硅烷偶联剂KH550表面改性填料对复合材料力学和摩擦学性能的影响。复合材料的力学性能以及摩擦学性能随着Sep含量的增加而改善,当有机改性海泡石纤维（O-Sep）含量为5.0 %（质量分数,下同）时,POM/O-Sep复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和冲击性能分别达到最优值68.43 MPa、89.81 MPa、3600.61 MPa和285.5 kJ/m2,与纯POM相比提高了28.6 %、51.9 %、79.1 %和8.8 %;且POM/5.0 %O-Sep复合材料的摩擦因数和磨损量分别达到0.072和3.6 mg,与纯POM相比降低了65.9 %和 35.7 %。     

聚乳酸/氧化石墨烯纳米复合材料的界面调控与性能研究

分别以乙二胺（EDA）、十二烷基胺（DA）和十八烷基胺（ODA）修饰的氧化石墨烯（GO）为填料,制备了具有不同界面结构的功能化聚乳酸(PLA)/氧化石墨烯(FGO)纳米复合薄膜。采用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、热失重分析、差示扫描量热法对复合薄膜的材料结构、微观形貌和热性能进行表征,并研究了其力学性能及气体渗透性。结果表明,随着GO表面接枝分子链的增长,复合材料的热稳定性、力学性能及气体阻透性能提高;3种FGO中,GO-g-ODA改性体系的综合性能最佳,当其添加量为0.5 %（质量分数,下同）时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别达到88.52 MPa和9.68 %;氧气渗透系数由原来的4.21×10^13 cm3·cm/(cm2·s·Pa)下降到1.172×10^14 cm3·cm/(cm2·s·Pa),约下降了97.2 %;此外,功能化石墨烯的加入使复合材料的热稳定性提高。     

磷酸酯钠盐/滑石粉调控聚丙烯的退火研究

采用挤出共混法制得聚丙烯/磷酸酯钠盐/滑石粉(PP/NA-40/Talc)复合体系,研究了退火时间和退火温度对PP/NA-40/Talc复合体系力学性能、热变形温度以及结晶度的影响。通过DSC、XRD和FTIR证明了退火处理可以使PP/NA-40/Talc复合体系结晶度和力学性能提升。结果表明,PP/NA-40/Talc复合体系的力学性能、热变形温度以及结晶度与退火时间和退火温度成正相关;尤其是在120 ℃ 下退火处理2 h时,弯曲模量达到2516.0 MPa,热变形温度达到136.9 ℃ ,结晶度达到49.5 %。     

羟基改性的多壁碳纳米管接枝聚氨酯泡沫的制备及性能研究

采用原位聚合法制备了表面羟基化多壁碳纳米管（MWCNT）接枝聚氨酯(PU)泡沫复合材料。采用超声处理使MWCNT在聚醚多元醇中均匀分散,原位聚合可以改善MWCNT与PU材料间的界面效应。结果表明,当MWCNT含量小于0.4 %（质量分数,下同）时,PU泡孔形态稳定,分布均匀且泡孔尺寸较小,并观察到泡孔壁网状结构间出现膜状结构;当MWCNT含量大于0.6 %时,泡孔尺寸明显变大甚至出现泡孔塌陷;复合材料的回弹性、拉伸强度和断裂伸长率均随MWCNT含量的增加呈先增加后降低的趋势;复合材料的溶剂吸附能力随MWCNT的引入对不同溶剂产生了不同的影响,极性溶剂水的吸附摩尔数随着MWCNT含量的增加而降低,非极性溶剂石油醚的变化规律则相反。     

固相拉伸作用对聚丙烯片材聚集态结构与力学性能和热性能的影响

针对固相拉伸作用对添加β成核剂等规聚丙烯（iPP）片材微观形貌、宏观物理性能的影响展开了研究。利用X射线衍射仪对片状iPP固相拉伸后的结晶行为进行了研究;利用扫描电子显微镜、偏光显微镜对其微观形貌进行了研究;利用万能拉伸试验机、摆锤式冲击试验机、软化点测试仪对其物理性能进行了研究。结果表明,在一定温度下,对片状iPP施加适当的拉伸作用,将改善其聚集态结构,提高力学性能;在130 ℃下拉伸时,片状iPP取向最优,片状iPP冲击强度接近于未拉伸的2倍,拉伸强度没有明显下降。