十六烷基膦酸表面修饰纳米镍粉及其复合材料的制备和性能

以十六烷基膦酸作为修饰剂, 对纳米镍粉进行表面改性处理, 通过溶液共混的方法制备改性镍粉与聚丙烯的聚合物基复合材料. 利用X射线光电子能谱(XPS)、 X射线衍射(XRD)及透射电子显微镜(TEM)等测试手段研究改性镍粉的表面形态; 利用扫描电子显微镜(SEM)研究复合材料断面形貌; 利用介电频谱分析系统对复合材料的介电常数和介电损耗等进行了测试. 结果表明, 纳米镍粉表面形成厚度为2~4 nm的十六烷基膦酸包覆层, 使纳米镍粉由亲水性变为亲油性; 聚丙烯基复合材料中, 改性镍粉均匀分散; 复合材料的介电常数在镍填充量为40%时, 可以达到纯聚丙烯的近10倍.     

改性高岭土对PP/高岭土纳米复合材料结晶性能的影响

通过将不同改性的高岭土与聚丙烯共混, 制备了聚丙烯插层的PP/高岭土纳米复合材料. 并通过X射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM)研究了复合材料的微观结构, 同时通过差示扫描(DSC)非等温结晶方法和偏光显微镜(PLM)照片, 研究了改性高岭土母粒对聚丙烯的结晶性能的影响. 采用Avrami方程式及Jeziorny修正过的Avrami的方程式对PP/高岭土的非等温结晶动力学进行了研究. 结果表明, 有机改性过的高岭土可被聚丙烯完全剥离, 在XRD谱图中, 高岭土的001峰不可见, 在TEM中可见剥离的片层. 同时随着改性高岭土的加入, 使得聚丙烯异相成核结晶增长, 且填充聚丙烯的最快结晶温度在395K. 结果也表明, 有机改性的高岭土能有效促进PP的异相成核, 提高PP的结晶速率和结晶温度, 但对结晶速率常数影响不是很大.     

累托石/聚丙烯插层纳米复合材料的制备与性能

采用熔融共混法制备了有机改性累托石 (OREC)粘土 均聚聚丙烯 (PP)纳米复合材料 ,以X 射线衍射分析 (XRD)及透射电子显微镜分析 (TEM)观察了复合材料的相貌结构 ,研究了复合材料的力学性能及热性能 .结果表明 ,OREC在添加份数较少时可与均聚聚丙烯熔融插层形成插层型聚丙烯纳米复合材料 ,该复合材料与纯PP相比 ,具有较高的拉伸强度、断裂伸长率及冲击强度 .在有机粘土添加 2 %时 ,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度最高 ,与纯PP相比 ,2 %添加量的聚丙烯纳米复合材料拉伸强度提高 6 5 7% ,断裂伸长率提高 2 89 3% ,冲击强度提高 14 1% ,10 %失重率时对应的热分解温度提高 50K .     

纳米SiO_2/聚丙烯复合材料的反应性增容

利用反应性增容技术制备了纳米二氧化硅/聚丙烯复合材料.首先探讨了将甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯酸丁酯共聚物接枝到纳米二氧化硅粒子表面进行改性的各种影响因素,然后将接枝改性纳米二氧化硅与聚丙烯以及作为反应性增容剂的氨基化聚丙烯共混.结果表明,改性粒子上的环氧基与氨基化聚丙烯上的氨基之间的化学反应大大增强了复合材料的界面作用,从而在粒子含量很低时明显提高了聚丙烯的拉伸强度、模量和冲击强度.     

聚丙烯的结晶形态调控与高性能化

聚丙烯作为目前最重要的通用塑料之一,对其进行高质化改性具有重大的现实意义.基于聚丙烯的同质多晶态行为,加入成核剂进行β结晶改性是改善聚丙烯韧性和热稳定性的有效方式.过去的研究主要关注结晶度、β晶含量等对性能的影响.而近年来我们提出通过调控聚丙烯的β结晶形态来实现其高性能化的新思路,并开展了卓有成效的研究工作:(1)利用小分子成核剂的溶解性及自组装影响聚丙烯的结晶行为,获得了如球晶、横晶、花瓣状晶等形态,实现了对β结晶形态的有效调控;(2)特定的结晶形态能够使聚丙烯的韧性显著增加,并且热变形温度进一步提高,证实结晶形态会对宏观性能发挥重要作用;(3)β结晶形态调控有利于获得更佳的成孔均匀性与高的孔隙率,对制备高品质锂电池隔膜有明显的指导意义.结晶形态调控可望成为实现结晶性聚合物高性能化与功能化通行的、高效的策略.     

有机季鏻盐插层改性黏土诱发聚丙烯γ晶

选用有机季鏻盐作为插层剂对黏土进行有机化插层改性,制备出有机黏土,通过熔融插层法制备聚丙烯/有机黏土纳米复合材料.XRD表明有机季鏻盐改性的黏土与聚丙烯形成结构为剥离型与插层型并存的纳米复合材料.利用DSC研究了纳米复合材料的熔融过程,结果显示有机黏土对聚丙烯的结晶度影响不明显.XRD和DSC的研究均表明,有机黏土可以诱发聚丙烯产生不常见的γ晶型.当黏土含量为5 wt%时,γ晶型占整个结晶部分的12%左右.     

有机季鏻盐插层改性黏土诱发聚丙烯γ晶

选用有机季鏻盐作为插层剂对黏土进行有机化插层改性,制备出有机黏土,通过熔融插层法制备聚丙烯/有机黏土纳米复合材料.XRD表明有机季鏻盐改性的黏土与聚丙烯形成结构为剥离型与插层型并存的纳米复合材料.利用DSC研究了纳米复合材料的熔融过程,结果显示有机黏土对聚丙烯的结晶度影响不明显.XRD和DSC的研究均表明,有机黏土可以诱发聚丙烯产生不常见的γ晶型.当黏土含量为5 wt%时,γ晶型占整个结晶部分的12%左右.     

β晶型聚丙烯研究进展

β晶型聚丙烯(β-PP)由于其优异的力学性能及其拉伸能形成微孔等特性已成为聚丙烯改性研究的热点.本文综述了近年来β晶型聚丙烯的研究发展状况.介绍了生成β-PP的四种方法,重点说明了添加β成核剂诱导生成β晶型的方法;β成核剂的发展历史、分类及成核效率和成核机理;β-PP的几种超分子结构:β球晶、β六方晶、β横晶、β柱晶;β→a相转变类型及机理;温度、剪切、退火、热历史及不同工艺条件对生成β-PP的影响,为生成高β含量制品提供了参考.并对未来的研究发展趋势做了展望.     

复合改性竹纤维/聚丙烯复合材料的制备与性能研究北大核心CSCD

为改善竹纤维(BF)与聚丙烯(PP)的界面结合,采用碱(NaOH)和异氰酸酯偶联剂(TDI)复合改性竹纤维,制备BF/PP复合材料。分析了竹纤维改性前后主要化学成分、热行为及化学结构变化,考察了竹纤维改性对复合材料维卡软化点(VSP)和动态热力学性能影响,用扫描电镜对复合材料断面进行了观察,最后探讨了改性竹纤维添加量对复合材料力学性能的影响。结果表明:BF经复合改性后,表面形成了氨酯键结构,竹纤维素晶体尺寸和结晶度增大,竹纤维的最快热降解温度和复合材料的VSP分别提高了20℃和4.5℃。SEM、DMA分析显示,竹纤维复合改性改善了两相界面结合,利于力学性能提高。拉伸实验表明,在复合改性竹纤维添加比例为40%时,复合材料综合性能最佳,其冲击强度、拉伸强度和弯曲强度分别增加了21.6%、23.3%和27.8%,拉伸模量和弯曲模量分别增加了24.2%和30.4%。     

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.     

竹纤维/聚丙烯复合材料界面相容性研究进展

竹纤维具有密度低、强度高、价格低和可再生等优点,是工程结构材料中的理想增强材料。以竹纤维增强聚丙烯是目前制备高性能聚丙烯复合材料的研究热点,也是可持续发展的重要方向之一。为得到高性能的复合材料,需要对竹纤维和聚丙烯基体界面进行处理。本文综述了改善竹纤维与聚丙烯基体界面相容性的三种方法,包括竹纤维的表面改性、聚丙烯基体的改性和添加第三组分,指出了三种方法的优缺点,并展望了提高竹纤维/聚丙烯复合材料界面相容性的研究方向。     

聚丙烯/凹凸棒土纳米复合材料结晶形态和形貌研究

采用熔融共混的方法 ,制备聚丙烯 凹凸棒土纳米复合材料 .通过X射线衍射 (XRD)分析凹凸棒土在聚丙烯复合材料中晶面间距的变化以及对聚丙烯晶型的影响 ,结果表明凹凸棒土在复合材料中晶面间距没有变化 ;聚丙烯晶型没有发生变化但晶粒尺寸增加了 .用示差扫描量热法 (DSC)分析聚丙烯复合材料的结晶度的变化 ,发现凹凸棒土的加入使复合材料的结晶温度提高 ,结晶速率增大 ,结晶度增加 .用偏光显微镜(POM)观察凹凸棒土对聚丙烯球晶的影响 ,结果表明凹凸棒土的加入起到了成核剂的作用 ,使得聚丙烯球晶尺寸减小 ,当凹凸棒土的加入量到 10 %左右时 ,观察不到完整的球晶 .利用扫描电子显微镜 (SEM)和原子力显微镜 (AFM)观察凹凸棒土在聚丙烯中的分散 ,发现凹凸棒土在聚丙烯基体中分散比较均匀 ,但呈无序分布 .     

聚丙烯/插层改性水滑石纳米复合材料结构与性能研究

采用离子交换法制备了十二烷基磺酸钠和衣康酸共同改性水滑石(LDHs2),FTIR、XRD分析表明,十二烷基磺酸钠和衣康酸能够同时进入水滑石片层之间,层间距有很大提高。利用改性水滑石,通过马来酸酐-苯乙烯共接枝改性聚丙烯相容剂的熔融共混和聚丙烯与水滑石溶液共混制备母粒,然后与聚丙烯分别熔融共混两种方法制备聚丙烯/水滑石纳米复合材料。TEM分析表明,马来酸酐-苯乙烯共接枝改性聚丙烯作相容剂可以使水滑石在聚丙烯基体中达到更好分散。DSC、XRD分析表明,水滑石、相容剂以及短链共聚聚丙烯对聚丙烯晶型没有影响,但对其结晶速率、结晶度以及晶粒大小有所改变,复合材料中聚丙烯的起始结晶温度、结晶峰温度、结晶速率、结晶度均比纯聚丙烯高,晶粒粒径分布也更均匀。     

复合改性竹纤维/聚丙烯复合材料的制备与性能研究

为改善竹纤维(BF)与聚丙烯(PP)的界面结合,采用碱(NaOH)和异氰酸酯偶联剂(TDI)复合改性竹纤维,制备BF/PP复合材料。分析了竹纤维改性前后主要化学成分、热行为及化学结构变化,考察了竹纤维改性对复合材料维卡软化点(VSP)和动态热力学性能影响,用扫描电镜对复合材料断面进行了观察,最后探讨了改性竹纤维添加量对复合材料力学性能的影响。结果表明:BF经复合改性后,表面形成了氨酯键结构,竹纤维素晶体尺寸和结晶度增大,竹纤维的最快热降解温度和复合材料的VSP分别提高了20℃和4.5℃。SEM、DMA分析显示,竹纤维复合改性改善了两相界面结合,利于力学性能提高。拉伸实验表明,在复合改性竹纤维添加比例为40%时,复合材料综合性能最佳,其冲击强度、拉伸强度和弯曲强度分别增加了21.6%、23.3%和27.8%,拉伸模量和弯曲模量分别增加了24.2%和30.4%。     

PP-g-(MAH/St)和PP-g-MAH对聚丙烯/木粉复合材料性能的影响

在转矩流变仪中用熔融接枝法制备马来酸酐(MAH)和苯乙烯(St)接枝聚丙烯（PP）-PP-g-(MAH/St)和PP-g-MAH,将其作为聚丙烯/木粉复合材料的相容剂。 FTIR证实MAH和St单体与PP发生接枝反应。 用SEM和DSC等手段考察两种相容剂对PP/木粉复合材料微观形貌和结晶性能的影响,探索了各种PP/木粉复合材料加工和力学性能不同的内在原因。 SEM显示,PP-g-(MAH/St)改性木粉比PP-g-MAH改性木粉在PP基体中分散性更佳,木粉与PP的界面更加模糊,相容性进一步改善。 DSC结果表明,PP-g-(MAH/St)改性体系可增强木粉对PP的异相成核作用,提高结晶温度和结晶度。 复合材料的加工和力学性能测试结果表明,PP-g-(MAH/St)改性效果明显优于PP-g-MAH。 复合材料的熔体质量流动速率随相容剂用量的增加而逐步下降,PP-g-(MAH/St)改性体系拉伸强度和弯曲强度却逐步上升,并在相容剂用量为4.8 g/100 g PP时达到极值。 此时其拉伸强度达40.62 MPa,分别是未改性体系和PP-g-MAH改性体系的1.29和1.17倍;其弯曲强度达45.72 MPa,分别是未改性体系和PP-g-MAH改性体系的1.23和1.59倍;而无缺口冲击强度却在相容剂用量为3.6 g/100 g PP时达到极值13.35 kJ/m2,分别是未改性体系和PP-g-MAH改性体系的1.62倍和1.42倍。     

硅灰石填充聚丙烯复合材料性能的研究

本文研究了硅灰石填充聚丙烯(含乙烯22％)复合材料的热学、广角X-射线衍射和动态力学性质。复合材料中β晶含量随硅灰石含量增高而增加。试样的熔融及结晶行为表明,所有硅灰石填充试样均含有α和β两种晶型,4个结晶熔融转变;而未填充试样只有a晶型,2个结晶熔化转变。在DSC曲线上,β晶在升温过程中转变成α晶型。硅灰石填料对聚丙烯动态力学性能的影响表明,硅灰石起到了增强剂和β晶成核剂的双重作用,填料硅灰石已进入聚丙烯的结晶相。     

聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料非等温结晶动力学的研究

用熔融插层法制备聚丙烯 蒙脱土纳米复合材料 ,用DSC手段研究了其非等温结晶行为 ,并与聚丙烯进行了对比 .对所得数据分别用修正Avrami方程的Jeziorny法、Ozawa法和Mo法进行处理 .结果表明 ,用Jeziorny法和Mo法处理非等温结晶过程比较理想 ,而用Ozawa法处理则不太适用 .用Jeziorny法求出的参数Zc和n随冷却速率的增加而增加 ,但复合材料的Zc 和n略大于聚丙烯的Zc 和n ,用Mo法求出的参数F(T)随结晶度的增加而略有增加 ,a几乎未变 ,复合材料的F(T)略小于聚丙烯的F(T) ,复合材料的a约为 1.40略大于聚丙烯的a(其值约为 1.0 4) .按Kissinger方法计算出聚丙烯及聚丙烯 蒙脱土纳米复合材料的结晶活化能分别为 189.37kJ mol,15 5 .6 9kJ mol,说明有机蒙脱土的加入 ,降低了聚丙烯的结晶活化能 ,起到了异相成核的作用     

不同改性剂对聚丙烯/碳酸钙复合材料性能的影响

以马来酸酐(MAH)、聚丙烯蜡(PPW)为主要原料,采用原位固相接枝改性法制得PP/CaCO3-MAH-PPW复合材料,并与添加相容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)所制得的PP/PP-g-MAH/CaCO3复合材料进行比较。结果表明,CaCO3良好的分散性及其与PP基体适宜的界面粘接是复合材料具有较好韧性的关键因素。与PP/PP-g-MAH/CaCO3复合材料相比,PP/CaCO3-MAH-PPW复合材料表现出更佳的冲击、弯曲和加工性能,当m(PP)∶m(CaCO3)=100∶20时,材料缺口冲击强度达到最大值,是基体树脂的1.19倍。     

表面改性氢氧化镁阻燃聚丙烯的研究进展

聚丙烯是综合性能良好的五大通用塑料之一,但是其易燃的特点限制了其在很多领域的应用。氢氧化镁(MH)作为一种环境友好型的无机阻燃剂,常被用于阻燃聚丙烯,但是未经改性的MH极性强,易团聚,与基体的相容性差,难以在聚合物基体中均匀分散,在导致阻燃效率低的同时,对复合材料的力学性能也有很大的负面影响,为提高MH在聚合物基体中的界面相容性,往往需要对MH进行表面改性。本文总结了近几年来以表面化学改性、表面接枝改性、微胶囊化改性三种方法改性的MH阻燃聚丙烯的研究进展,并对其下一步的研究方向进行了展望。     

由N—催化剂催化聚合的聚丙烯结晶行为研究

用小角X-射线散射法(SAXS),广角X-射线衍射法(WXAD)和差示扫描量热法(DSC)对由N-催化剂催化聚合的聚丙烯结晶行为进行探讨。发现这种聚丙烯结晶中有β晶型存在,且其含量随结晶时间增加而增加随结晶温度升高而降低;β晶含量增加,聚合物的长周期也会增加,β晶对长周期的影响比α晶更大。乙烯共聚改性后的聚丙烯因分子链规整性下降而阻止了β晶的形成。在熔融状态下结晶时,β晶的形成要求聚丙烯的分子链具有更高的规整性。这些实验结果均从分子链段结晶机理得到了解释。