聚乙烯-碳酸钙复合材料的光氧化降解及沿深度的分布

研究了聚乙烯-碳酸钙复合材料薄膜和厚试样的自然光氧化降解.结果表明,碳酸钙含量对复合材料的氧化程度影响不大,但羟基指数随碳酸钙含量增大而增大.不同的表面处理对复合材料的氧化降解影响很大,用钛酸酯进行表面处理,可大大促进聚乙烯的氧化降解,其它的偶联剂则没有明显的影响.用显微红外研究厚试样中氧化程度随深度的变化,发现从表面到中心,不同体系的羰基指数表现出不同程度的衰减,断面呈不同的老化形貌.含钛酸酯的体系,羰基指数沿深度方向明显下降,曲线的转折点与断面上的裂纹深度相对应.填充碳酸钙以及碳酸钙的表面处理会明显降低聚乙烯的结晶度.结合氧化程度分布、裂纹以及结晶度对复合材料的光氧化机理进行了讨论.     

远程“传染”对聚丙烯光氧老化的影响

研究了聚丙烯(PP)在附近有其他聚合物存在下,其光氧老化受"传染"的现象.研究发现,PP的光氧化会受到邻近聚合物降解产物的影响而被加速,即发生光氧化降解的"传染".当"传染源"不同时,被"传染"的情况也有所不同.在PP、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、尼龙6(PA6)和苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(PSB)中,PSB的降解产物影响最大,使得PP光氧化的降解速率成倍增长.老化后的PP或PMMA作为"传染源"时,对PP的光氧化降解速率有进一步的促进.这种"传染"行为与聚合物降解产物的种类和含量有很大的关系.     

聚丙烯表面光氧化的XPS研究

利用X射线光电子能谱(XPS)研究了光氧老化的聚丙烯(PP)表面的化学结构和组成变化。结果表明:(1)在受光氧老化的PP表面上形成了C-O、C=O及O-C=O官能团;(2)低分子抗氧剂在PP表面发生富集;(3)表面Ols/Cls强度比率可以较好地与冲击强度保留率相关联。     

有机小分子对聚丙烯光氧老化的传染作用

以聚丙烯(PP)为研究对象, 选择代表典型小分子降解产物结构的酸、 酯、 醛、 酮和醇类共18种模型小分子, 研究有机小分子对PP光氧老化的传染作用. 研究发现, 所有的小分子都能不同程度地加速PP的光氧老化. 其中, 酸类、 醛类和酮类小分子的加速作用较强, 酯类和醇类小分子的加速作用较弱. 进一步研究了丙酮和乙酸对PP光氧老化的作用机理. 结果表明, 丙酮易光解产生甲基自由基, 通过引发PP氧化的方式加速其老化进程; 乙酸不具备引发能力, 通过催化氢过氧化物分解的方式促进PP中氧化产物的产生和积累.     

稀土偶联剂对Mg(OH)_2的改性作用及其在PP/Mg(OH)_2体系中的应用

研究了稀土偶联剂 (ReC)对Mg(OH) 2 的表面改性作用及PP/Mg(OH) 2 体系的燃烧性能、流动性能、力学性能及老化性能。稀土偶联剂可显著改善Mg(OH) 2 在非极性介质中的分散性 ;PP/Mg(OH) 2 体系当Mg(OH) 2 填充量超过 5 0 %时 ,氧指数 (OI)≥ 2 8.5 ,但这时冲击强度不足纯PP的 30 % ,熔体流动速率 (MFR)低于 0 .6g/1 0min ;而填料用 2 .5 % (质量 )ReC处理后 ,填充量为 5 0 %的体系冲击强度接近纯PP ,MFR达 2 .8g/1 0min ;Mg(OH) 2对体系光氧老化过程有加速作用 ,而对热氧老化过程有阻滞作用 ;稀土偶联剂对体系光氧老化过程有轻微的促进作用 ,而对热氧老化过程无明显影响     

聚丙烯/PMMA/CaCO3纳米复合材料的制备、结构与力学性能

分别将经不同表面处理的纳米碳酸钙粒子与聚合物PP共混,制备PP／CaCO3和PP／PMMA／CaCO3纳米复合材料。用TEM观察了表面处理后纳米粒子的粒径与分散情况,发现复合粒子分散较均匀。用DSC与WAXD研究了复合材料的结晶行为,发现原位聚合制备的PMMA／CaCO3纳米复合粒子与PP共混后,PP有异相成核作用,出现了不稳定的PPβ晶型。PP／PMMA／CaCO3纳米复合材料力学性能有大幅度的提高。     

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.     

通过熔体自由基反应调控聚丙烯体系的链结构和相结构

熔融反应加工是聚合物改性和制备聚合物纳米复合材料的重要途径之一.在此过程中,多数加成聚合物由于受到热、剪切或引发剂作用,通常可原位形成大分子自由基反应中间体.我们系统地研究了如何利用这类大分子自由基调控聚合物分子链的拓扑结构和聚合物纳米复合体系的相结构与界面.然而,某些聚合物大分子自由基,如聚丙烯(PP),受其分子链化学结构决定,在熔融反应条件下非常易于发生降解.研究发现,将可控自由基聚合中调控自由基反应活性的方法应用在熔融反应过程中可以显著抑制PP的降解,促进主反应的发生,在制备长链支化聚合物、调控聚合物纳米复合材料的相结构方面发挥了重要作用.本文介绍了本研究组近几年来通过熔体自由基反应调控PP体系的链结构和相结构的相关研究工作,如实现PP的长链支化,制备高熔体强度PP;在制备PP/C60 、PP/碳纳米管(CNTs)纳米复合材料过程中,利用熔体界面区域所发生的自由基反应,提高了纳米粒子与PP的界面相互作用,改善了纳米粒子在PP中的分散状态等.     

羟基不饱和脂肪酸改性纳米碳酸钙对聚丙烯微观形态和流变性能的影响

采用羟基不饱和脂肪酸,通过固相法对硬脂酸改性的工业纳米碳酸钙CCR进行表面改性制备了R-CCR,红外光谱(FTIR)显示改性剂已结合在碳酸钙表面.通过熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/乙丙橡胶(EPDM)/纳米碳酸钙二元和三元复合材料.并利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察复合材料的微观形态,发现R-CCR的加入,使PP复合材料的拉伸断面出现明显的拉丝状结构和大面积的屈服变形,与PP/EPDM/CCR相比,PP/EPDM/R-CCR冲击断面的空穴明显增加并细化,R-CCR在PP基体中分散均匀,且界面模糊,与基体的相容性明显优于CCR.复合材料流变行为的研究表明R-CCR的加入,体系储存模量G′和损耗模量G″随频率的增加而增加,对损耗因子和复数粘度的影响不大;但PP/EPDM/R-CCR复合材料的表观粘度,明显低于PP/EPDM/CCR和纯PP,同时,剪切速率的增加可有效降低体系的表观粘度.力学性能表明,R-CCR对PP同时起到增韧和增强的效果.且R-CCR和EPDM对PP具有协同增韧的效果.在保持聚丙烯的模量和强度基本不变的前提下,大幅度的改善聚丙烯的韧性,同时加工性能保持不变.     

聚丙烯/硫酸钡复合体系的界面相互作用与流变性质和结晶行为的关系

制备了一系列具有不同界面状态的聚丙烯 (PP) 硫酸钡 (BaSO4)复合体 .PP BaSO4的界面分别用硅烷、硬脂酸、马来酸酐接枝聚丙烯 (PP g MAH)改性 .研究表明 ,填充体系的熔体粘度和熔体弹性均高于基体 .以硅烷和PP g MAH进行界面改性后 ,PP BaSO4的界面相互作用加强 ,导致复合体系中的熔体粘度和熔体弹性进一步提高 ,同时BaSO4对PP的成核活性提高 .填料用硬脂酸处理后 ,硬脂酸能够在填料粒子表面上形成一个包覆层 ,使粒子与PP的亲和性改善 .同时该包覆层具有润滑作用 ,使得复合体系的熔体粘度和熔体弹性下降 ,并使得该体系中BaSO4的成核活性低于硅烷和处理的体系 .本文探讨了由复合体系的熔体粘度定量比较填充复合体系中聚合物 填料界面相互作用的方法 ,讨论了界面改性对复合体系流变性质和结晶行为影响的机理     

原位固相接枝改性碳酸钙/聚丙烯复合材料的制备

用马来酸酐（MAH）在碳酸钙（CaCO3）表面引入双键,通过原位固相接枝法将聚丙烯蜡（PPW）化学键合在CaCO3表面,制得3种接枝率的CaCO3-MAH-PPW。 将这3种改性CaCO3填充聚丙烯（PP）制备复合材料,研究了PP/CaCO3界面作用对复合材料强度的影响。 结果表明,CaCO3表面经PPW接枝改性后在PP中的分散性提高,与PP相容性变好;随着改性CaCO3表面PPW接枝率的提高,CaCO3与PP之间界面作用逐渐增强。 当PPW接枝率为4.48 mg PPW/g CaCO3时,CaCO3与PP之间的界面作用最强,复合材料拉伸强度下降最小,杨氏模量提升最大,当m(PP)∶m(CaCO3)=100∶50时,杨氏模量达0.86 GPa,是纯PP的1.63倍;而PPW化学接枝率为2.49 mg PPW/g CaCO3时,CaCO3与PP之间的界面作用适中,复合材料缺口冲击强度提升最大,且当m(PP)∶m(CaCO3)=100∶10时,缺口冲击强度达3.91 kJ/m2,是纯PP的1.35倍。     

尼龙6/高岭土界面相互作用对其复合材料力学性能和流变行为的影响

<正> 无机填料填充复合材料的性能,除了依赖于聚合物基体和填料固有的内在性质外,很大程度上依赖于它们之间的界面性质。因此,研究聚合物/填料界面相互作用,对合理地设计具有优良性能的复合材料具有十分重要的意义。 目前,还很难对粉末填料与聚合物基体之间界面相互作用进行定量的研究,而且关于这方面的报道也较少。本文利用接触角法测定了高岭土填料和尼龙6基体的表面自由能、界面张力、粘附功等热力学参数,对高岭土与尼龙6之间界面相互作用与复合材料力学性能、流变行为的关系进行了分析和探讨。     

MMA接枝改性PVC/CaCO3纳米复合材料的力学性能

采用熔融共混法制备PMMA接枝改性纳米CaCO3增韧PVC（PVC/CaCO3）复合材料,并研究了复合材料的力学性能.结果表明,通过表面PMMA的接枝改性,可以显著提高纳米CaCO3增韧聚氯乙烯复合材料的拉伸强度和拉伸模量,在纳米CaCO3颗粒表面PMMA包覆层厚度为2nm时,复合材料的拉伸强度和拉伸模量达到极大值.对比于未处理纳米CaCO3和钛酸酯偶联剂处理纳米CaCO3,PMMA接枝改性纳米CaCO3增韧PVC复合材料的拉伸强度得到较大幅度提高.SEM显示,经过PMMA接枝改性后的碳酸钙在PVC基体中分散均匀,与基体界面结合良好.     

稀土偶联剂对Mg(OH)2的改性作用及其在PP/Mg(OH)2体系中的应用

研究了稀土偶联剂(ReC)对Mg(OH)2的表面改性作用及PP/Mg(OH)2体系的燃烧性能、流动性能、力学性能及老化性能.稀土偶联剂可显著改善Mg(OH)2在非极性介质中的分散性;PP/Mg(OH)2体系当Mg(OH)2填充量超过50%时,氧指数(OI)≥28.5,但这时冲击强度不足纯PP的30%,熔体流动速率(MFR)低于0.6g/10min;而填科用2.59%(质量)ReC处理后,填充量为50%的体系冲击强度接近纯PP,MFR达2.8g/10min;Mg(OH)2对体系光氧老化过程有加速作用,而对热氧老化过程有阻滞作用;稀土偶联剂对体系光氧老化过程有轻微的促进作用,而对热氧老化过程无明显影响.     

聚对苯二甲酸乙二醇酯/碳酸钙纳米复合材料的制备和表征

以聚乙二醇磷酸酯1000为表面处理剂, 采用碳化法合成了方解石型碳酸钙纳米粒子, 进一步制备了聚对苯二甲酸乙二醇酯/碳酸钙纳米复合材料. 采用透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR), 场发射扫描电子显微镜(FESEM)和热重分析(TGA)对样品进行了分析. 结果表明, 聚乙二醇磷酸酯1000成功地修饰到碳酸钙的表面, 并得到平均直径为60 nm, 形貌为立方体的纳米碳酸钙晶体. 与碳酸钙(空白)样品相比, 表面处理碳酸钙的复合材料表现出更好的分散性和热稳定性. 采用Friedman方法计算了复合材料热分解的活化能. 聚对苯二甲酸乙二醇酯、 聚对苯二甲酸乙二醇酯/空白碳酸钙和聚对苯二甲酸乙二醇酯/表面处理碳酸钙的活化能分别为200.58, 214.86和219.50 kJ/mol, 进一步说明了表面处理碳酸钙更好地改善了聚对苯二甲酸乙二醇酯的热稳定性.     

一种新型老化评价系统及在聚乙烯复合材料中的应用

建立了一种高灵敏度、多环境因素耦合的新型老化评价系统,可以实现在光、热、氧、湿等多种环境因素条件的耦合下,对高分子材料快速、灵敏、实时、无损的老化评价.该系统被用于聚乙烯(PE)复合材料的稳定性和老化状态的评价以及PE老化动力学的研究.结果表明,该系统测定的CO2生成速率与PE复合材料自然老化下的氧化程度具有良好的对应性,同时能够精确反映PE复合材料的自然老化状态—不同自然老化时间的PE复合材料,其CO2生成速率与羰基指数的对数呈线性关系.此外,该系统还可以快速、准确地测定PE老化过程的活化能.     

聚烯烃复合材料的老化行为及机理研究

复合材料的耐久性是一个重要的科学和技术问题,其中牵涉的问题很多还都没有得到充分的研究.首先是聚合物本身的稳定性及其影响因素;然后是无机填料和聚合物的相互作用在复合材料的老化过程中的表现,以及无机填料的表面处理对这种相互作用的影响;此外,还需要考虑光氧化降解在空间分布上的不均匀性.本文从这些方面出发,综述了国内外近年来在...     

填料填充型聚合物基导热材料的研究进展

大多数聚合物由于导热性差等缺点,限制了其在许多领域的应用,因此需要添加导热填料增强聚合物的导热性能,提高材料的使用价值.但是导热填料难以均匀分散到聚合物中,极大地制约了其在高性能热界面材料中的应用,所以需要对填料进行表面功能化,提高其分散性和降低填料与基体之间的界面热阻.无论表面功能化的类型如何,不可避免地都会减弱填料...     

聚丙烯膜表面光接枝聚合

对聚合物表面进行接枝聚合是一种有效的材料改性方法。近年来,S.Tazuke,Y.Ogiwara,高志民等人做了一些用紫外光引发接枝方面的工作,获得了较满意的结果。为提高聚丙烯(简称为PP)膜的光稳定性,我们研究了将一种受阻胺类光稳定剂,甲基丙烯酸2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯(简称为MTMP)光接枝到PP膜表面的聚合过程。     

聚丙烯/锡氟磷酸盐玻璃复合材料的结构与性能

锡氟磷酸盐玻璃(Pglass)具有较低的玻璃化转变温度,在常规聚合物加工温度窗口内具有熔融流动性,是一种新型的无机类聚合物玻璃。本文采用双螺杆挤出机制备了聚丙烯(PP)/Pglass有机聚合物/无机玻璃复合材料,并对其相形貌、界面性能、流动性能、结晶性能、力学性能和热稳定性能进行了研究。结果表明:Pglass以微米级颗粒分散在PP基体中,且两相之间界面明显、相容性较差。Pglass的添加使复合材料的熔体剪切粘度降低。Pglass的存在促进了基体PP的结晶。复合材料的弹性模量随着Pglass含量的增加而增加。Pglass提高了复合材料的热稳定性。