抗冲聚丙烯共聚物熔体结构演化的动态流变学表征

用动态流变学方法研究了抗冲聚丙烯共聚物(IPC)熔体的流变行为.通过探讨温度、抗氧剂、氧气的存在对其熔体动态粘弹响应的影响,对IPC熔体结构的演化过程进行了描述.随温度的升高,IPC熔体的动态粘弹响应明显改变,低频率(ω)区域动态储能模量(G′)与ω的对数关系lgG′-lgω呈现平台特征;加入复合抗氧剂B215或在N2气氛下,在一定的时间范围内,IPC的特征粘弹行为完全消失,呈现均相体系的流变响应特征.低ω区域粘弹函数对IPC的结构变化存在敏感响应.通过改变温度、添加抗氧剂以及N2保护,获得了IPC熔体因降解与交联反应所引起的结构改变的信息.     

多组分聚合物体系的动态流变行为与其相行为的关系

对多组分聚合物体系相行为所采用的常规研究方法都存在不可避免的缺陷。而用动态流变学方法研究具有独特的优点,其理论依据是：对具有临界相行为(LCST、UCST)或微相分离行为的多组分聚合物体系,在小应变状态下的动态流变行为对体系在相分离过程中形态和结构的形成与演化极其敏感,非均相结构的产生使体系在长时松弛区域表现出与均相聚合物体系不同的粘弹松弛行为,即弹性显著增加、松弛时问明显增长以及时-温叠加原理失效,偏离经典的线性粘弹理论模型。本文综述了用Han曲线、Cole-Cole曲线、时-温叠加失效和G′-T曲线等动态流变学方法对多组分聚合物体系相行为的研究进展。     

超细SiO2填充聚甲基乙烯基硅氧烷的动态流变特性

研究粒子填充类聚合物体系的动态粘弹响应，可在较宽应变、温度、频率范围内获得有关体系分散状态及相互作用等结构信息。用粒径小、比表面积大的二氧化硅(SiO2)增强聚硅氧烷时，其独特的化学结构和表面特性对填充体系的静态和动态流变特性有显著影响，Payne等研究了碳黑增强硫化橡胶的动态粘弹性，迄今关于SiO2增强聚硅氧烷，尤其对未硫化体系动态流变特性研究很少报道。本文以超细、高比表面积且具多孔结构的SiO2填充聚甲基乙烯基硅氧烷(Polymethylvinylsiloxane，PMVS)，对室温下不同SiO2含量的SiO2/PMVS体系动态流变特性进行了研究。     

聚合物基粘土纳米复合材料的流变行为研究

聚合物基粘土纳米复合材料具有与常规颗粒填充体系类似的流变特性 :在整个频率范围内 ,储能模量和损耗模量均随粘土含量的增加而变高 ,其频率依赖性会表现出非未端行为 :且当粘土含量超过临界值以后 ,储能模量会在低频区表现出似固体的平台发展。但与之不同的是前者在低粘土含量的条件下 (<10 % (wt) )就会表现出似固体行为或非末端行为。这些流变特性还会受到粘土的径厚比、化学特性、聚合物基体的分子结构参数和粘土与基体间的相互作用强度等因素的影响。聚合物基粘土纳米复合材料的流变行为是与其微观结构的形成和演化以及聚合物分子链在特定环境下的粘弹松弛过程紧密联系在一起的。本文综述了插层型、剥离型和聚合物分子链一端受限剥离型聚合物基粘土纳米复合材料在力场作用下的流变特性和粘弹松弛机理方面的研究进展。     

EPDM受热氧化与动态流变行为

采用动态流变学方法研究了三元乙丙橡胶(EPDM)高温氧化与动态粘弹响应之间的关系.在熔体状态下,EPDM的动态粘弹行为随温度升高而改变,呈现出非均相结构的流变响应特征;加入复合抗氧剂后,EPDM在一定的时间范围内,呈现均相体系的流变响应特征.这些结果表明,流变响应特征的改变与受热导致EPDM熔体氧化进而引起结构的改变密切相关.低频区域粘弹函数对EPDM结构变化具有敏感响应,2 0 0～2 2 0℃可明显观察到受热氧化导致EPDM结构的生成.     

HDPE氧化交联与动态流变行为

研究了高密度聚乙烯(HDPE)熔体在200℃的动态流变行为,比较了空气、氮气及加入抗氧剂B215情况下体系动态粘弹行为的差异.研究表明,在空气环境中,HDPE在低频区域出现特征粘弹行为.随着测试前热处理时间的延长,动态储能模量(G')明显增加,在低频率(ω)区域lgG'～lgω关系呈现平台特征.同时损耗角tanδ变小并出现极大值.在氮气环境中,上述特征粘弹行为存在但不明显.在加入抗氧剂的条件下,特征粘弹行为完全消失.这些现象归因于高温下HDPE的氧化导致其发生交联.     

高分子复杂体系的结构与流变行为

流变学测试对非均相体系的结构变化具有敏感响应,被认为是表征多相/多组分聚合物体系结构与性能极为有效的方法.本文主要依据作者及其合作者的工作,对近年来围绕非均相体系形态结构与流变响应所开展研究的最新结果进行了总结和评述,涉及LCST型高分子共混体系的相形态与黏弹松弛、嵌段共聚物的微结构与线性/非线性黏弹行为、聚烯烃剪切诱导结晶时间尺度与流变响应、填充聚合物体系的结构性能和流变行为.对多相/多组分高分子共混体系形态结构演变的特征流变响应的充分认识,将有助于优化非均相体系的形态结构与最终力学性能.     

多壁碳纳米管填充高密度聚乙烯复合材料的导电性和动态流变行为

对多壁碳纳米管/高密度聚乙烯(MWNTs/HDPE)复合材料的导电性和动态流变行为进行了研究.发现复合材料的复数粘度η*随MWNTs含量φ的增大而增大.当φ>3wt%时,η*发生突变,在低ω区域表现为非牛顿流体行为,出现强烈的剪切变稀现象.将其称为流变渗流现象,对应的填料含量即渗流阈值φc.在动态储能模量(G′)、损耗模量(G″)与频率(ω)关系曲线上,随φ增加出现“第二平台”,第二平台的出现表明MWNTs与MWNTs之间、MWNTs与聚合物之间存在相互缠结形成网络的结构.同时发现,在tanδ~ω曲线上的低ω区出现凹谷.认为这是由于MWNTs长链结构在低ω时伸长/收缩,MWNTs与MWNTs相互接触形成了次级网络造成的.经过不同时间热处理后的ω扫描以及动态间扫描的结果证实了这种结构的存在.研究结果表明复合材料的流变渗流阈值与电渗流阈值相一致(均在3%~5%之间),动态流变行为与导电性存在一定的相关性.     

CB/HDPE导电复合体系中Kerner-Nielson方程修正及电渗流与粘弹渗流的相关性

随着导电填料含量的增加,聚合物导电复合材料的电导率呈现非连续的递增.当填料含量达到渗流阈值并导致渗流现象出现时,导电填料相互聚集并形成网络,体系电导率急剧增大,关于此类电渗流现象已有很多报道^[1～4].填充类导电复合材料的结构和性能与其粘弹性密切相关.近年来,由于炭黑填充使得许多光学方法失效,流变学方法受到了广泛重视.最新的研究发现,非均相结构的出现和演化对浓度的依赖性有着特征流变响应,是一种粘弹渗流现象^[5～7].     

电响应聚合物薄膜的表面图案化

研究了炭黑(CB)和石墨(GP)填充高密度聚乙烯(HDPE)复合体系的动态流变行为.发现高填料含量时出现似固体行为,并认为它归因于无机粒子网络逾渗结构的形成.在相同聚合物基体条件下,粒子种类和粒子几何参数(粒子形状、大小、粒径分布)对低频区域流变行为、流变参数的逾渗行为和逾渗阈值(φc)有决定性影响,且种类的影响相比于粒子几何参数更为显著.此外,高表面活性及高比表面积(大径厚比、小尺寸)粒子填充体系具有较低的φc.     

气相生长碳纤维填充聚苯乙烯的熔体动态流变行为

采用修正的两相模型讨论加工条件对不同体积分数(ψ=0～0.05)气相纳米碳纤维(VGCF)填充聚苯乙烯(PS)熔体(200℃)频率(ω)依赖性动态流变的影响.与弱剪切条件(190℃;30 r/min-5 min)下所制备的材料相比,VGCF在强剪切条件(190℃;120 r/min-10 min)下所制备材料中分散均匀,“粒子相”应变放大因子A,(ψ)较低,而松弛指数n较高.将应变(γ)依赖性G″(ω,ψ)应变放大因子A,(ψ,γ)与“粒子相”特征模量G″fψ(,γc),G″f(ψ,γc)引入两相模型,讨论加工条件对γ依赖性非线性流变行为的影响.研究结果表明,两相模型可定量讨论填充熔体动态流变行为.加工条件影响VGCF在基体中的分散性,但不影响“粒子相”弹性贡献R′f(ψ)与n的关系、G′f(ψ,γc)与非线性应变幂律指数x的关系以及G″f(ψ,γc)与非线性应变幂律指数y的关系,说明“粒子相”对填充熔体黏弹性的贡献与其弛豫特性及结构稳定性密切相关.     

多壁碳纳米管填充聚苯乙烯复合体系的动态流变特性

应用两相模型探讨多壁碳纳米管(MWCNTs)填充聚苯乙烯(PS)复合体系的动态流变特性.结果表明,体系线性黏弹行为与PS本体的应变放大效应及MWCNTs填料相的弛豫密切相关.在不同温度下,应变放大因子(Af)随MWCNTs体积分数(φ)的变化规律符合扩散控制的粒子串聚集(CCA)模型.φ＜0.020时,MWCNTs分散...     

Alteration of matrix curing characteristics and its role in extension of hydrodynamic equation for predicting viscoelastic properties of nitrile rubber/silica nanocomposites

Neglecting the alteration of matrix curing characteristics in a filled rubber nanocomposite, as a result of possible interactions between the nano filler and curing agent ingredients, leads to inaccurate properties prediction using conventional hydrodynamic equations. In the current work, we present a new empirical extended version of hydrodynamic equation and examine its capability in predicting the viscoelastic properties of NBR/nanosilica system in which the negative influence of the filler on the curing process of the NBR matrix was confirmed through various analyses such as tensile test, rheometry, swelling experiments, and dynamic mechanical analysis. The results showed that the proposed empirical extended model is able to account the contribution of alteration of matrix curing characteristics in changing the composite properties below the filler percolation threshold. It was demonstrated that the extended model provides more accurate prediction of viscoelastic properties of silica‐filled cured NBR nanocomposites above glass transition temperature.     

粒子填充HDPE复合体系动态流变行为研究

研究了炭黑(CB)和石墨(GP)填充高密度聚乙烯(HDPE)复合体系的动态流变行为.发现高填料含量时出现似固体行为,并认为它归因于无机粒子网络逾渗结构的形成.在相同聚合物基体条件下,粒子种类和粒子几何参数(粒子形状、大小、粒径分布)对低频区域流变行为、流变参数的逾渗行为和逾渗阈值(φ_c)有决定性影响,且种类的影响相比于粒子几何参数更为显著.此外,高表面活性及高比表面积(大径厚比、小尺寸)粒子填充体系具有较低的φ_c.     

The effects of a silane coupling agent on curing characteristics and mechanical properties of bamboo fibre filled natural rubber composites

The effects of a silane coupling agent on curing characteristics and mechanical properties of bamboo fibre filled natural rubber composites were studied. Scorch time, t₂ and cure time, t₉₀ of the composites decrease with increasing filler loading and with the presence of a silane coupling agent, Si69. Mooney viscosity also increases with increasing filler loading but at a similar filler loading shows lower value with the presence of Si69. The mechanical properties of composites viz tensile strength, tear strength, hardness and tensile modulus were also improved with the addition of Si69.     

On the fracture of composites based on ultrahigh-molecular-weight polyethylene and fine aluminum particles

Mechanical characteristics of polymerization filled composite materials based on ultrahigh-molecular-weight polyethylene and fine aluminum particles are studied. The prepared composites preserve their ability for high plastic deformations even when the volume filler content is φ = 0.57. For the tensile drawing of the composite material with randomly distributed particles, an equation describing the dependence of breaking stress on the volume filler content is derived. For the model of the composite with regularly ordered particles, the Nielsen equation is the approximation of the equation proposed in this work for a material with randomly distributed particles.     

超细颗粒填充高密度聚乙烯复合体的导电和流变学性质(英文)

制备了多壁碳纳米管、石墨和碳黑填充高密度聚乙烯(HDPE)复合体,研究了复合体的导电和流变学性质.利用隧道逾渗模型对关键指数分别为4.4、6.4和2.9的三种复合体的"非普适性"导电行为进行了解释.与此同时,考察了颗粒类型和含量,以及剪切速率对复合体流变学性质的影响.结果表明,复合体系的储能模量在低频区出现"第二平台",而复合黏度则表现出强烈的剪切变稀行为,标志着颗粒在聚合物内部发生聚集形成了网络结构.与石墨和碳黑填充复合体相比,具有更高纵横比的多壁碳纳米管填充复合体具有更高的储能模量和复合黏度.基于Guth-Smallwood理论结合有效介近似的G′r分析结果表明,填充HDPE复合体系的流变学逾渗阈值和导电逾渗阈值吻合良好.     

Nonlinear rheological behavior of silica filled solution‐polymerized styrene butadiene rubber

The reinforcement and nonlinear viscoelastic behavior have been investigated for silica (SiO₂) filled solution‐polymerized styrene butadiene rubber (SSBR). Experimental results reveal that the nonlinear viscoelastic behavior of the filled rubber is similar to that of unfilled SSBR, which is inconsistent with the general concept that this characteristic comes from the breakdown and reformation of the filler network. It is interesting that the curves of either dynamic storage modulus (G′) or loss tangent (tan δ) versus strain amplitude (γ) for the filled rubber can be superposed, respectively, on those for the unfilled one, suggesting that the primary mechanism for the Payne effect is mainly involved in the nature of the entanglement network in rubbery matrix. It is believed there exists a cooperation between the breakdown and reformation of the filler network and the molecular disentanglement, resulting in enhancing the Payne effect and improving the mechanical hysteresis at high strain amplitudes. Moreover, the vertical and the horizontal shift factors for constructing the master curves could be well understood on the basis of the reinforcement factor f(φ) and the strain amplification factor A(φ), respectively. The surface modification of SiO₂ causes a decrease in f(φ), which is ascribed to weakeness of the filler–filler interaction and improvement of the filler dispersion. However, the surface nature of SiO₂ hardly affects A(φ). © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part B: Polym Phys 45: 2594‐2602, 2007