长碳链聚酰胺及其共聚物的拉伸诱导结晶

长碳链聚酰胺(LCPA)作为聚酰胺的特殊品种,较长的亚甲基链和极性酰胺基团使其兼具聚烯烃和聚酰胺的双重特性.在加工或使用过程中,拉伸诱导结晶现象对长碳链聚酰胺及其共聚物的强度和弹性行为具有重要影响,深入认识其在外场下的微观结构响应对该材料的设计及制备具有重要意义.围绕拉伸诱导结晶作用,该专论主要基于本团队2010年以来在长碳链聚酰胺及其共聚物的拉伸诱导结晶工作,并综述了国内外的相关研究,涉及拉伸诱导结晶现象、拉伸诱导结晶的影响因素、拉伸诱导结晶与力学性能的构效关系及拉伸诱导结晶的表征方法等方面.     

热塑性聚氨酯及其复合材料的界面形态与流变特性

以聚酯型热塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane,TPU)、玻璃纤维(glass fiber,GF)和玻璃微珠(glass bead,GB)为主要原料制备了TPU/GF、TPU/GB共混物,考察了复合体系的热性能、微观结构、动态流变特性.研究发现,TPU是温敏型聚合物,其温敏性与材料的硬段含量有关,在加工过程中,除考虑剪切速率的影响外,需重点考虑温度对其加工性能的影响;GF,GB填充TPU体系具有良好的分散形态和界面结合牢度,GF和GB的加入能够增加体系的黏度,降低TPU的温敏性,加宽TPU的加工温度窗口,从而改善其成型加工性,并能一定程度地提高其耐热性.研究还发现,复合体系黏度的增加程度不仅和填料的含量有关,而且与填料的形状有关,可用等效直径表征.另外,从比表面积的角度比较了玻璃纤维和玻璃微珠对体系热稳定性的影响.     

乙烯共聚单体对双轴拉伸聚丙烯薄膜用树脂的结晶及拉伸性能的影响

采用热分析、光学显微镜、拉伸测试与广角X-射线衍射等方法研究了双轴拉伸聚丙烯薄膜用均聚聚丙烯(h-BOPP)与含有少量乙烯单体的共聚聚丙烯(c-BOPP)材料的熔融、结晶特性和拉伸性能.研究发现,与均聚样品相比,共聚样品的等规度低,结晶速率慢,在相同的结晶温度条件下,其半结晶时间较长.退火处理后,结晶完善程度增加,均聚和共聚样品的断裂伸长率均比其未退火处理的低.但共聚样品的结晶速率慢,经过退火处理后其结晶完善性稍低于均聚样品,所以其断裂伸长率略大于均聚样品.经过拉伸形变后,样品的结晶结构被部分破坏,取向的非晶的分子链在后续的升温过程中很容易重构为更加完善的结晶结构,由于分子链结构的差异,均聚样品的结晶重构能力更强.阐释了由于链结构的不同导致的BOPP拉伸性能和结晶性能差异的机理.     

双向形状记忆结晶聚合物及其复合材料的研究进展

形状记忆聚合物是一种典型的智能材料,具有质轻、形变量大、可对多种刺激进行响应等优点.根据形状记忆过程的可逆性进行分类,形状记忆效应可以分为2种:单向与双向形状记忆效应.与不可逆的单向形状记忆过程相比,双向形状记忆过程是可逆的,样品不需要使用者进行再次变形,就可以在原始形状与临时形状之间进行可逆转换,因此其具有极高的实用价值与广阔的应用前景,受到各国研究人员的广泛关注,成为当前的研究热点之一.本文总结了近年来所研究的双向形状记忆结晶聚合物及其复合材料,包括恒外力条件下(外力≠0)的准双向形状记忆结晶聚合物,无外力条件下的双向形状记忆结晶聚合物及其复合材料.具体来说,前者包括在恒外力作用下的化学或物理交联的结晶聚合物.后者包括双层或核-壳聚合物复合材料、由分步交联得到的双网络交联结晶聚合物、化学交联的双组分结晶聚合物、具有较宽熔融转变的化学交联结晶聚合物与物理交联的结晶聚合物.重点关注了这些材料的制备方法、影响因素及相应的双向形状记忆机理,并对其研究前景进行了展望.     

聚酰胺/聚苯胺导电复合材料制备方法的研究进展

聚酰胺材料是一种重要的工程塑料和合成纤维原料,解决材料使用过程中的表面静电堆积问题是提升材料性能、扩展其应用领域的重要研究方向,因此发展了多种通过物理与化学的方法研究制备抗静电聚酰胺材料的技术.聚苯胺以其单体原料易得、合成工艺简单、掺杂现象独特、电导率较高、在空气中具有良好的稳定性等特点,被认为是最有前途的导电高分子之一,但其缺点也很明显,即加工性能很差.以聚苯胺作为抗静电剂与聚酰胺复合,不但大大提高了聚酰胺材料在应用于织物、涂料、输油管等领域时的抗静电性能,还可以解决聚苯胺的加工问题.基于近年来聚酰胺/聚苯胺导电复合材料的制备方法和复合材料特性,综述了聚酰胺/聚苯胺复合纤维、复合薄膜、复合粉末、三相复合等导电复合材料体系的制备方法、研究进展及应用领域.     

高密度聚乙烯共混调控烯烃嵌段共聚物拉伸性能

通过熔融共混法制备了高密度聚乙烯(HDPE)与烯烃嵌段共聚物(OBC)的共混物,研究了HDPE含量对共混体系结晶和拉伸行为的影响.实验结果表明,共混物熔体存在相分离.结晶时两组分互相影响,出现共结晶现象.共混物具有优异弹性回复与高断裂伸长率,而拉伸模量与断裂强度随着HDPE含量增加而逐渐增大.借助Slip-link橡胶弹性理论对应力应变曲线进行了分析,发现拉伸曲线可以很好的用理论模型进行拟合.将共混物的微观结构变化同模型参数进行了对比,建立了共混物结构和性能的有效关联.     

长碳链聚醚酰胺弹性纤维开发及其弹性机理

以长碳链聚酰胺弹性体为原料,通过熔融纺丝技术制备了高性能化新型长碳链聚醚酰胺(LPAE)弹性纤维.该弹性体是以基于生物来源单体的长碳链聚酰胺为硬段,以聚醚为软段,其弹性可通过调节软硬段比例有效调控.测试结果表明,与目前市场上应用广泛的氨纶莱卡(LYCRA)相比,软段含量较高的LPAE纤维具有高断裂伸长,低初始模量的特点;在200%伸长范围内,其弹性回复率与氨纶相当,耐热性优于氨纶.分析得知,LPAE纤维的高弹性源于硬段聚酰胺存在强氢键相互作用且结晶度高,同时硬段充当物理交联点;软段具有良好的柔性,可以发生大变形,这种软硬段交替的嵌段分子链结构形成三维网络.大应变下,LPAE纤维弹性回复率降低是由分子链滑移及软段拉伸诱导结晶共同造成的.     

High performance long chain polyamide/calcium silicate whisker nanocomposites and the effective reinforcement mechanism

PA1012/calcium silicate whisker nanocomposites with contents of whisker ranging from 10 wt% to 40 wt%, are prepared by twin screw extruder without any additions of coupling agent. The effect of whisker on the matrix is analyzed by the studies of morphology, the mechanical properties, water absorption and thermal stabilities. SEM micrographs obviously demonstrate, even under the high filler content of 40 wt% and without surface treatment, calcium silicate whisker can be homogeneously dispersed in polyamide, directly leading to the enhanced mechanical properties. The mechanism of higher efficiency of reinforcement is needle-like shape whisker, having access to be intercalated, and mutual affinity caused by hydrogen bonding interaction between carbonyl group in polyamide chain and hydroxyl group in whisker surface. Both aspects attach matrix with excellent stress-transfer properties. In addition, with the assistance of whisker, the nanocomposite favors an improved water absorption as well as thermal stability, which is intimately associated with physical performance.