流变-导电同步测试法研究炭黑填充高密度聚乙烯的等温结晶行为

采用流变-导电同步测试法,研究炭黑(CB)填充高密度聚乙烯(HDPE)在124.3～125.3℃范围的等温结晶行为,发现应变、频率与预降温速率均显著影响等温结晶过程中动态流变与导电行为.动态储能模量(G')与电阻均在结晶过程中发生显著变化.其中,CB粒子在熔体中发生扩散,造成原有逾渗网络结构破坏,导致复合体系电阻在结晶诱导期内增大.随结晶度增加,G'在结晶诱导期附近开始显著增大,其临界时间对应1%～2%相对结晶度;同时,CB粒子在无定形区相互聚集而形成渗流网络结构,使得复合体系电阻显著降低.电阻的变化被认为与CB粒子在熔体中的迁移以及在HDPE晶体生长过程中的聚集行为有关,且比依时性动态流变行为更敏感.     

等规聚丙烯/炭黑等温结晶过程中流变与导电行为的关联与同步测试

采用流变-导电行为同步测试方法,研究了等规聚丙烯(iPP)/炭黑(CB)复合体系的等温结晶行为,发现当CB体积含量φCB远高于渗流转变上限时,其体系的流变行为与导电性能均在某一特征时间处发生突变,电阻突变的特征时间短于动态储能模量(G′)或法向应力(FN)突变的特征时间,表明结晶诱导期存在CB粒子运动,促使CB粒子在晶粒尺寸增长期形成渗流网络;另一方面,与静态方法相比较,动态方法所测特征时间较短,表明动态方法对体系结晶结构变化的响应较静态方法更为灵敏.     

iPP/HDPE/CB三元导电复合材料的导电与流变行为

利用界面能原理使CB选择性分布于HDPE中成为复合导电相,固定CB在HDPE中的质量分数(20 wt％),控制CB/HDPE导电相在iPP中的含量,制备出一系列三元(iPP/HDPE/CB)导电复合材料,并研究其导电逾渗和流变逾渗行为.结果表明,在复合导电相含量为20 wt％时复合材料内即形成导电网络,在复合导电相含量30 wt％时出现流变网络.只有当复合导电相在材料中形成连续相时(60 wt％),损耗因子在频率扫描中才出现峰值.     

玻璃纤维对聚甲醛基导电复合材料性能的影响

采用在转矩流变仪中熔融混合的方法制备了聚甲醛(POM)/多壁碳纳米管(MWCNTs)/玻璃纤维(GF)和POM/炭黑(CB)/GF复合材料,研究了GF的加入对复合材料的导电性能、结晶行为和动态力学性能的影响.采用场发射扫描电镜(FESEM)观察了复合材料中导电填料的分散状态,发现GF的加入对MWCNTs和CB的分散状态没有明显影响.虽然GF为导电惰性填料,但因其加入起到了占位作用,明显提高了导电填料的有效浓度,从而使复合材料的体积电阻率明显降低.采用示差扫描量热仪(DSC)研究了复合材料中POM的结晶行为,发现GF的加入对POM的结晶温度、熔点和结晶度均无明显影响.采用动态机械分析仪(DMA)对复合材料的动态力学性能进行了研究,表明GF的加入能够明显地提高复合材料的储能模量.     

DC26NDCA诱导聚丙烯的β晶型结晶行为及微观形态研究

研究了N,N-二环己基-2,6-萘二酰胺(DC26NDCA)诱导等规聚丙烯(iPP)的结晶行为和微观形态。用WAXD分析DC26NDCA诱导iPP晶型的变化,用DSC研究DC26NDCA对iPP的结晶和熔融行为的影响,并用偏光显微镜(POM)原位观察DC26NDCA诱导iPP的结晶生长过程。结果表明：DC26NDCA能有效地诱导iPP产生卢晶型,卢晶含量可达90％以上,使iPP非等温结晶过程的结晶温度(Tc)从110．2℃提高到126．6℃,而熔融温度由161．2℃下降至151．6℃;POM原位观察结果表明,β型成核剂DC26NDCA诱导iPP成核结晶的生长过程和方式符合附生结晶的规律。     

聚乙二醇/氮化硼复合材料相变导热性能及其结晶行为

本文采用熔融共混浇筑的方法制备了聚乙二醇/氮化硼(PEG/BN)相变复合材料,并研究了不同尺度片状BN对相变复合材料导热性能和结晶行为的影响。 通过扫描电子显微镜(SEM)、热常数分析仪、红外热成像分析仪和差示扫描量热仪(DSC)研究了相变复合材料的微观形貌、导热系数和相变过程,并利用莫志深法对DSC结果进行了非等温结晶动力学分析。 结果表明,较大片状直径(50 μm)的BN可以更有效地提高聚乙二醇的导热系数,当BN填料质量分数为40%时,相变复合材料的导热系数可达到5.04 W/(m·K)。 在快速降温条件下,片径为50 μm的BN填料可以缩短PEG的半结晶时间,提高结晶速率,使相变复合材料具有较大的相变焓。     

制备方法对聚合物共混物相分离与黏弹弛豫的影响

采用小角激光光散射(SALLS)和动态流变方法研究了通过不同制备方法得到的等规聚丙烯/乙丙橡胶共混物(iPP/EPR)的相分离行为与黏弹行为.依据Cahn-Hilliard-Cook理论分析了熔融共混和溶液共混法制备的质量比为60/40和40/60的iPP/EPR共混物在恒温相分离早期的动力学,发现熔融共混iPP/EPR具有更大的表观扩散系数(Dapp).相分离中后期的实验结果表明,当相区尺寸增长程度相同时,熔融共混试样所用时间更短.表明熔融共混iPP/EPR试样具有更快的相分离速率.动态流变测试结果表明,与溶液共混相比,熔融共混试样具有更快的松弛速率.考虑到相分离过程实质是由高分子链的运动与扩散所控制,两种方法制备的iPP/EPR共混物相分离速率的差异应归于其分子链运动能力的不同.     

聚乳酸/矿物填料复合材料的示差扫描量热研究

通过熔融共混法制备了一系列聚乳酸(PLA)/矿物填料复合材料.采用示差扫描量热(DSC)研究了含有碳酸钙(CaCO3)、蒙脱土(MMT)和凹凸棒土(AT)的聚乳酸复合材料在不同热历程中的结晶和熔融行为.研究发现,MMT和AT对PLA的慢速降温结晶无明显影响,而碳酸钙在慢速降温过程中能够有效促进PLA结晶;在2.5 K/min的降温速率下,结晶热焓随碳酸钙含量增加而增加;填料种类和含量会对复合材料升温过程的冷结晶和熔融产生较大影响,低含量矿物填料主要对PLA的冷结晶起成核作用,其中MMT成核效果最好.较高含量下不同填料会对PLA晶体形态产生影响,从而得到多样的DSC曲线变化.     

炭黑填充聚苯乙烯熔体流变行为

研究了炭黑(CB)填充聚苯乙烯(PS)熔体的稳态和动态流变行为. CB/PS复合体系在CB体积分数φ=0.06时发生逾渗转变. 结果表明, 低应变区熔体模量降低主要归因于粒子-粒子及粒子-高分子间作用力的破坏, 高应变下模量的急剧下降则主要与高分子链间解缠结有关. 采用“两相”模型拟合线性动态流变行为, 发现应变放大因子A_f(φ)、填充相模量及松弛指数与温度有关. A_f(φ)~φ关系符合Guth方程和扩散控制的粒子簇聚集模型. “粒子相”形状参数与聚集体分维度均随温度升高而有所降低, 说明CB粒子聚集体因团聚而趋于各向同性, 应变放大效应减弱. “粒子相”特征模量G'_f1(φ)和G"_f0(φ)与φ关系满足标度律. 当φ > 0.06时, G'_f1(φ)和G"_f0(φ)及其标度指数均随温度升高而明显降低, 其G'_f1(φ)变化幅度略大于G"_f0(φ), 说明“粒子相”弹性与黏性组分具有不同的温度依赖性. 随着温度升高, 扩散控制的CB粒子团聚过程加快, 应变放大效应减弱.     

非线性大应变振荡剪切流场中PP结晶行为的傅立叶转变流变学研究

通过对等规聚丙烯(iPP)过冷熔体施加不同应变的正弦振荡剪切场,研究了大应变振荡剪切流场作用下,等温iPP的流动诱导结晶过程.研究结果表明,施加大应变振荡剪切流场可以明显加速iPP的结晶动力学,且施加的应变越大可以促使iPP结晶动力学加速现象越明显.通过对iPP熔体的应力波形进行傅立叶变换分析发现,由于结晶会引起熔体内部非线性行为改变,傅里叶变化峰值的3倍基频峰值I3与基频峰值I1之比I3/I1可以敏感反映iPP的流动诱导结晶过程.当流变仪施加的应变幅度从10%提高到30%时,I3/I1比值发生突跃的时间则从2500 s迅速减小为600 s.     

A dynamic study on nonlinear viscoelastic behavior of isotactic polypropylene/carbon black composite melts

The influence of the filler loading and the kinetic aggregation process on the nonlinear viscoelastic behavior of the isotactic polypropylene/carbon black composite melts is studied. The limit of linearity decreases with increasing filler loading. The composite melt with a percolating rheological network has an additional strain-softening process at the low strains which is attributed to the breakdown of the filler network. The simultaneous measurement of the conductivity during the strain sweep demonstrates that the rheological network is more easy to be broken than the conductive network, and that some of the aggregated structures formed during melt annealing can be retained even after experiencing high strains.     

CB填充聚合物导电复合体系熔体聚集态结构演化

本文试图在低频率（ω）及小应变条件下,追踪粒子填充导电复合材料微观结构的变化与发展,并通过修正的KerneNielson 方程对材料的聚集态结构进行研究.     

具有高灵敏性且稳定可重复的正温度系数效应的PVDF/CF导电复合材料

以碳纤维(CF)为填料,聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,通过熔融共混法制备PVDF/CF导电复合材料.所得复合材料具有显著的正温度系数(PTC)效应,温度上升到聚合物熔点附近时,电阻率对温度变化敏感.在转折温度区间(155.5~171.0oC,(35)(28)15.5oC)内,其体积电阻率的增加速率约为1.3×105?cm K-1.在不同CF含量下,复合材料表现出不同的PTC行为.随着CF含量的增加,其峰值电阻略有下降.高导电粒子含量下,无负温度系数(NTC)效应.在冷却循环过程,导电网络的重构性良好.复合材料即使经过多次热循环,依然表现出良好的PTC特性重现性.     

Enhancement effect of filler network on isotactic polypropylene/carbon black composite melts

The linear viscoelastic behavior of the isotactic polypropylene/carbon black composite melt in which the filler particles can aggregate and form a filler network is investigated. With a higher filler loading the enhancement effect of the filler particles on the composite melt becomes more significant, which can be explained by the filler?Cpolymer interaction and the hydrodynamic effect. When the filler network appears in the composite melt, the storage modulus exhibits another increasing mode, revealing that the percolating filler network has an additional enhancement effect on the composite melt. This is explained in a microscopic view of point with the consideration of the polymer shells on the filler 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.