双单体原位接枝插层法制备聚丙烯纳米复合材料的研究Ⅰ.制备、表征及力学性能的研究

用有机插层剂处理蒙脱土原土 ,制得有机蒙脱土 (O MMT) .采用双单体 (马来酸酐和苯乙烯 )原位接枝插层法 ,制备了聚丙烯 蒙脱土纳米复合材料母料 .将母料与聚丙烯基体在双螺杆上共混挤出 ,制得聚丙烯 蒙脱土纳米复合材料 (PP Montmorillonetenanocomposites,PMNC) .这是制备聚合物纳米复合材料的一种新方法 .通过X 射线衍射测试 (XRD)表明 ,有机蒙脱土片层 0 0 1面间距从原土的 1 4 9nm扩大到 2 96nm ,复合材料中蒙脱土片层 0 0 1面间距由有机蒙脱土的 2 96nm扩大到 4 0nm .力学性能测试表明 ,复合材料的力学性能明显优于PP基体 ,在提高材料拉伸强度的同时 ,缺口冲击强度也得到很大的提高 .用扫描电镜 (SEM)对材料的冲击断面形貌进行了研究 ,并从理论上分析了断裂机理 .随着蒙脱土含量的增加 ,冲击断裂形式逐渐从脆性断裂变成韧性断裂     

累托石粘土/热塑性聚氨酯弹性体纳米复合材料的热性能研究

以十二烷基季铵盐与累托石 (REC)进行阳离子交换得到有机粘土 (OREC) ,以OREC与热塑性聚氨酯弹性体 (TPUR)采用熔融挤出共混法制备了OREC TPUR纳米复合材料 .用透射电子显微镜 (TEM)表征了复合材料的微相结构 ,测试了复合材料动态热机械性能 (DMA)及热失重 (TG) ,讨论了复合材料的耐热空气老化性能及耐油介质性能等 .结果表明 ,累托石粘土在聚氨酯热塑性弹性体中以纳米尺寸分散 ,纳米复合材料具有较高的动态热机械性能 ,其储能模量最大可提高 7倍多 ,损耗模量最大可提高 4倍多 .复合材料的其他性能均有不同程度的提高 ,特别是OREC添加量为 2 %时 ,复合材料TG、耐油性及耐空气老化性能最高 .其初始分解温度提高 1 5℃ ,在 40 #机油中浸泡 1 68h后拉伸强度保持率达到 86 4% ,1 2 0℃热空气老化箱中老化 72h后拉伸强度保持率达到 87 0 % .     

膨胀蛭石填充聚甲醛复合材料的制备与性能

采用经硅烷偶联剂和十六烷基三甲基溴化铵有机插层处理的膨胀蛭石微粉(EV)填充改性聚甲醛(POM),通过熔融共混制备POM/EV复合材料,并讨论了EV含量对复合材料的力学性能及热稳定性的影响.研究结果表明:当EV添加量为2%(w)时,复合材料的断裂伸长率为66.2%,较纯POM提高44.5%;弯曲强度和缺口冲击强度分别为77.7 MPa和6.15 kJ/m~2,分别较纯POM降低了7.9%和2.4%.此外,当EV的添加量为5%(w)时,复合材料的结晶点较纯POM提高了1.4℃;且随着EV添加量的增加,复合材料的热稳定性越好.     

聚丙烯/累托石纳米复合材料的非等温结晶动力学研究

在双螺杆挤出机上熔融共混制备了聚丙烯 (PP) 有机累托石 (OREC)纳米复合材料 ,采用广角X 射线衍射 (WAXD)定性地分析了PP OREC纳米复合材料及纯PP的结晶形态 ,由半峰宽定性地判断了对应晶面法向的晶粒的大小 .结果表明有机累托石没有改变聚丙烯的结晶晶型 (纳米复合材料主要还是α晶型 ) ,但是细化了晶粒的尺寸 .采用差示扫描量热法 (DSC)定量地研究了复合材料的非等温熔融结晶动力学 ,对所得数据分别用Jeziorny法的Mo法进行了处理 ,表明非等温结晶动力学参数Zc 及Avrami指数n随冷却速率的增加而增加 ,复合材料的Avrami指数n大于纯PP的n ;对相同配比的纳米复合材料 ,随着结晶度的增加 ,单位结晶时间里达到一定结晶度所需要的降温速率F(T)增大 ,对同一个设定的结晶度 ,纳米复合材料的F(T)比纯PP的小 ,说明需要的降温速率减小 .所有这些均说明有机累托石可作为聚丙烯的结晶成核剂 .     

大分子相容剂改性Mg(OH)2/PP阻燃材料的性能

用双螺杆挤出机熔融挤出法制备了相容剂改性氢氧化镁/聚丙烯[Mg(OH)2/PP]阻燃材料。研究了马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MA),马来酸酐接枝(乙烯/辛烯)共聚物(POE-g-MA)和马来酸酐接枝聚醋酸乙烯酯(EVA-g-MA)3种大分子相容剂对阻燃材料的熔体流动性、结晶行为、力学性能和断口形态的影响。结果表明:相容剂PP-g-MA和POE-g-MA的加入使阻燃材料的熔体流动速率降低,PP结晶温度提高,EVA-g-MA的加入使阻燃材料熔体流动速率数提高;Mg(OH)2对PP结晶存在异相成核作用,Mg(OH)2的加入使PP的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率降低,杨氏模量提高;相容剂改性后Mg(OH)2/PP阻燃材料的拉伸强度提高,其中以PP-g-MA最为明显,而POE-g-MA则提高了阻燃材料的冲击强度。     

咪唑基离子液体Br[C_(14)im](CH_2)_4[C_(14)im]Br对PP结构与性能的影响

应用Gemini型咪唑基离子液体和聚丙烯(PP)熔融共混,制备出Gemini型咪唑基离子液体改性PP,并对改性PP的结构与性能进行了表征与测试.研究结果表明,Br[C14im](CH2)4[C14im]Br添加到PP中后,起到了异相成核的作用,同时使PP晶体结晶度减小;添加离子液体的样品熔融峰温,结晶峰温与纯样相近,同时离子液体也诱导了PP中α晶的生成;Gemini型咪唑基离子液体可以提高PP的抗静电性能,加入量为3 phr时,表面电阻率为8.97×109Ωcm,抗静电性能优良;此外,添加离子液体后样品拉伸强度有所降低,冲击强度有所提高,断裂伸长率有所下降,降低了PP的玻璃化温度,说明离子液体对PP有增塑作用.     

新环氧树脂纳米复合材料的合成和结构研究

以具有层状硅酸盐结构的累托石(REC)为主体,以烷基季铵盐为改性剂合成了有机累托石(OREC),以有机累托石和环氧树脂复合,制备出纳米复合材料。累托石含量在0.8wt.% 时,纳米复合材料具有最佳力学和热学性能,冲击强度增加到65.6 kJm-2,断裂伸长率从4.7 %增加到20.2 %,玻璃化转变温度提高到 197.9 ℃。用X-小角衍射法、透射电镜和红外吸收光谱研究了材料的微观结构,XRD 衍射图显示,未经处理REC 的层间距d001 = 2. 2 nm,经有机改性后,累托石片层间距扩大到2.8 nm,与环氧树脂复合后,其层间距扩大到4.2 nm 左右,FT-IR图显示,有机累托石中出现十六胺的特征吸收峰,TEM照片显示该复合材料是一种纳米复合材料。     

聚酰胺6/蒙脱石纳米复合材料的紫外光老化

聚合物 /层状硅酸盐纳米复合材料的研究十分活跃 [1～ 4 ] .聚酰胺 6/蒙脱石 ( PA6/MMT)纳米复合材料与纯聚酰胺 6( PA6)相比 ,模量和强度明显提高 ,耐热性能提高尤为显著 .光氧化行为材料科学领域的重要研究课题 .Admas等 [5]报道在紫外光照射下 ,聚丙烯 /粘土纳米复合材料的氧化速度要比纯聚丙烯的快 .对于 PA6/MMT纳米复合材料的光老化研究尚未见报道 .本文以傅里叶变换红外光谱定量研究手段 ,对比分析了 PA6/MMT纳米复合材料与 PA6的紫外光氧化性能 .1　实验部分　　采用熔体插层技术 ,将 PA6( Honeywell B1 0 0 MP)和有机蒙…     

聚酰亚胺/绢云母复合材料的制备及表征

首先采用加热和酸浸、硝酸锂处理、十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)阳离子交换等多步反应制备了有机绢云母,随后通过原位聚合插层法合成了不同种类的聚酰亚胺(PI)/绢云母复合材料.研究了反应温度及有机阳离子HDTMAB加入量对绢云母改性效果的影响,采用X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对改性前后的绢云母进行了系统的分析.结果表明,改性反应温度为180℃,有机阳离子加入量为15倍的阳离子交换容量(CEC)时插层效果最理想,在此条件下,绢云母d002晶面间距从0.99 nm扩大到2.77 nm.通过XRD和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对复合材料的微观结构进行了研究,采用热重分析(TGA)和力学性能测试研究了复合材料的热性能,拉伸强度、杨氏模量和断裂伸长率.结果表明,用原样绢云母制备的PI/原样绢云母复合材料是一种简单物理混合物,而PI/有机绢云母复合材料是一种剥离型纳米复合材料,同时,有机绢云母含量为1%~7%的纳米复合材料在2θ=0.5°~10°的衍射角范围内,均没有出现明显的衍射峰,表明有机绢云母的d002晶面间距被扩大到4.42 nm以上.绢云母与PI质量比为5∶100时,PI/有机绢云母纳米复合材料的拉伸强度、杨氏模量、断裂伸长率是PI/原样绢云母复合材料相应值的1.79,1.40和1.83倍.纳米复合材料的T5(质量损失5%时的温度)随着有机绢云母含量的增加而显著提高,当有机绢云母含量为7%时,纳米复合材料的T5相比纯PI可提高36℃.     

动态固化聚丙烯/环氧树脂共混物的研究

将动态硫化技术应用于热塑性树脂 热固性树脂体系 ,制备了动态固化聚丙烯 (PP) 环氧树脂共混物 .研究了动态固化PP 环氧树脂共混物中两组分的相容性、力学性能、热性能和动态力学性能 .实验结果表明 ,马来酸酐接枝的聚丙烯 (PP g MAH)作为PP和环氧树脂体系的增容剂 ,使分散相环氧树脂颗粒变细 ,增加了两组分的界面作用力 ,改善了共混物的力学性能 .与PP相比 ,动态固化PP 环氧树脂共混物具有较高的强度和模量 ,含 5 %环氧树脂的共混物拉伸强度和弯曲模量分别提高了 30 %和 5 0 % ,冲击强度增加了 15 % ,但断裂伸长率却明显降低 .继续增加环氧树脂的含量 ,共混物的拉伸强度和弯曲模量增加缓慢 ,冲击强度无明显变化 ,断裂伸长率进一步降低 .动态力学性能分析 (DMTA)表明动态固化PP 环氧树脂共混物是两相结构 ,具有较高的储能模量 (E′)     

累托石粘土/热塑性聚氨酯弹性体纳米复合材料的研究

采用十二烷基季铵盐合成了一种有机累托石 (ORECA) ,并分别采用不同填充量 2 ,5 ,8份的累托石(REC)及ORECA 与热塑性聚氨酯弹性体 (TPUR)通过熔融共混制备出了粘土 /热塑性聚氨酯弹性体纳米复合材料 ;以红外光谱 (FTIR)、广角X 射线衍射分析 (XRD)、扫描电镜 (SEM)及Molau实验方法研究了REC及ORECA 在TPUR中的分散性 ,研究了复合材料的力学性能 .结果表明 ,ORECA 在质量分数小于 5份时可以和聚氨酯弹性体达到纳米复合 ,复合材料的拉伸强度提高 4 2 % ;撕裂强度在所加份数范围内呈现递增趋势 ,8份时撕裂强度提高 4 9% .     

Organically modified rectorite toughened poly(lactic acid): Nanostructures, crystallization and mechanical properties

To improve the toughness of PLA, poly(lactic acid) (PLA)/organically modified rectorite (OREC) nanocomposites were prepared via the melt-extrusion method. A partially exfoliated and partially intercalated structure was confirmed by WAXD and TEM. The crystallization behaviors of neat PLA and nanocomposite were studied by POM and DSC, and it was found that OREC had a great effect on the overall crystallization rate and spherulitic texture of PLA. The presence of OREC could toughen PLA greatly. For example, when 1 wt.% OREC was added, the elongation at break of the nanocomposite was increased to 210%. The toughening mechanism was analyzed through the observation of the inner structure of the tensile test bar using SEM.     

插层聚合制备聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料及其结构性能表征

将插层聚合的概念引入烯烃聚合,制备了聚丙烯／蒙脱土（PP／MMT）纳米复合材料。X射线衍射和TEM分析结果表明,蒙脱土在聚丙烯基体中达到了纳米级的分散,动态力学性能研究结果表明,在高于Tg的温度区域内PP／MMT纳米复合材料的储能模量（E′）成倍增加,加入8％的蒙脱土（MMT）,PP／MMT的E′提高近3倍。PP／MMT的玻璃化转变温度Tg有一定程度的提高,随蒙脱土含量的增加,PP／MMT的热分解温度和热变形温度（HDT）都有大幅度提高。     

A novel organic rectorite modified bismaleimide/diallylbisphenol A system

4,4′‐Bismaleimidodiphenylmethane (BMIPM)/O,O′‐diallylbisphenol A (BA) system was modified by organic rectorite (OREC) to develop a novel BMI/BA/OREC nanocomposite. The effect of OREC on the viscosity and reactivity of BMIPM/BA system was investigated. The mechanical properties of BMIPM/BA/OREC composites such as the flexural and impact strength were evaluated. The morphology of cured BMIPM/BA/OREC systems was investigated by X‐ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and scanning electron microscopy (SEM). The hot water resistance of BMIPM/BA/OREC systems was discussed. The thermal property of BMIPM/BA/OREC systems was investigated using thermogravimetric analysis (TGA). The dynamic mechanical properties of BMIPM/BA/OREC systems were also measured. Results show that the addition of OREC has a significant influence on the reactivity of the BMIPM/BA system. Proper content of OREC can improve the flexural strength, impact strength, and hot water resistance of a BMIPM/BA system. The addition of OREC cannot decrease the thermal degradation temperature of cured BMIPM/BA system with a slight sacrifice of the glass transition temperature (Tg). Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

磨盘碾磨制备PP/石墨复合粉末的研究

通过磨盘碾磨制备了PP 石墨复合粉末 ,用粒度分析、SEM和XRD表征了复合粉末的形貌特征、结构与性能 .结果表明 ,磨盘碾磨实现了PP与石墨的粉碎、分散和混合 ,经过 2 5遍碾磨 ,石墨与PP已互相嵌入 ,均匀分散 ;PP 石墨复合粉末具有不规则薄片状形貌特征 ;XRD表明 ,磨盘碾磨使PP和石墨的结晶度降低 ,晶面间距增大 ,晶粒尺寸减小 .PP 石墨复合粉末与聚丙烯共混复合可制备出具有良好抗静电性能的复合材料 .     

PP/PA66原位复合材料的增强和增韧效应

用挤出 拉伸 注塑法制得了增强又增韧的PP PA66原位复合材料 ,以未经拉伸的普通共混材料作对照 ,研究了PA66质量含量 (cd)对材料相形态和力学性能的影响及其作用机制 .结果表明 ,当cd 由 0 %增至2 0 %时 ,原位形成的PA66纤维数量增多 ,纤维直径及其分散性以cd =1 5 %为界先减小后增大 ,残留的PA66粒子数也增多 ;纤维数量的增多和纤维网络的发展导致材料冲击强度持续增高 ;纤维及粒子对基体的增刚作用使材料杨氏模量增高趋于极限值 ;受分散相对基体增强效应和两相弱粘结界面缺陷效应的综合影响 ,材料的拉伸强度以cd =1 5 %为界先增高后降低     

聚丙烯/凹凸棒石纳米复合材料的制备与性能研究

以聚丙烯(PP)为聚合物基体,天然凹凸棒石(ATP)为无机组分,经过氧化聚乙烯对ATP表面进行包覆处理,用熔融共混的方法制备了PP/ATP纳米复合材料.扫描电镜结果显示,经本方法处理后的ATP在PP基体中分散较为均匀.ATP棒晶簇直径最佳分散尺寸能达到20~40 nm,比未处理ATP在基体中的棒晶簇直径小10 nm以上;XRD测试表明,未处理ATP和处理后的ATP均有使PP晶粒细化的作用,同时不改变PP的α晶型;DSC结果显示,ATP的加入提高了PP的结晶温度和结晶度,说明ATP有一定的成核作用.通过对复合材料的力学性能测试发现,经过处理的ATP制备的复合材料力学性能优于未处理ATP复合材料对PP力学性能的改善.其中ATP与氧化聚乙烯固含量的质量比为2∶1,ATP含量为3 wt%时复合材料力学性能达到最好.缺口冲击强度比纯PP最高提高了83%,提高幅度显著;经过处理的ATP制备的复合材料拉伸强度提高了6%~11%;弯曲强度提高了33%~45%;弯曲模量提高了90%~106%.