改性木薯淀粉/橡胶复合材料的制备及性能研究

以木薯淀粉、马来酸酐、苯乙烯为原料,过硫酸钾为引发剂,通过溶液共聚合成了一系列苯乙烯改性淀粉树脂(SMS)。然后将改性淀粉同丁苯橡胶(SBR)、天然橡胶(NR)进行混炼、硫化模压成型,制得苯乙烯改性淀粉/丁苯橡胶/天然橡胶复合材料。采用红外光谱(IR)对苯乙烯改性淀粉接枝共聚物进行了结构表征。通过拉伸性能测试考察了不同苯乙烯含量的木薯淀粉接枝产物对丁苯橡胶/天然橡胶的力学性能的影响。结果表明,淀粉改性后,随着苯乙烯含量的增多,所得复合橡胶的拉伸强度与邵氏硬度均呈现先增加后降低的趋势。当苯乙烯用量为15%时所制得的苯乙烯改性淀粉/丁苯橡胶/天然橡胶复合材料的拉伸强度与邵氏硬度最大且优于未改性淀粉复合材料,其拉伸强度为2.0MPa,邵氏硬度为25.8HD。     

芳纶浆粕对天然橡胶力学性能的影响

本文研究了未处理芳纶浆粕(UAP)和表面化学处理芳纶浆粕(TAP)以及TAP用量对天然橡胶静态力学性能、伸张疲劳寿命及动态热机械性能的影响。结果表明,TAP补强效果优于UAP;少量TAP的加入可以显著提高橡胶的综合力学性能,加入1.5份使橡胶撕裂强度提高59.7%,加入0.5份可以使橡胶的100%伸张疲劳寿命提高20.3%,加入1.5份或2份使0℃以上橡胶动态储能模量提高50～88.4%、损耗因子降低13.1～26.0%。     

丁苯生胶的屈服强度及其机理的研究

用单向拉伸法研究了丁苯橡胶-1500的屈服强度σ_y与温度和特性粘数[η]的关系,求得σ_y与[η]在25℃时的线性方程为: [η]=0.54σ_y+0.36(1)由于高分子溶液的粘度具有加和性,因而丁苯生胶的屈服强度也具有加和性,即丁苯橡胶的临界屈服分子量,M_c与温度有关。通过屈服强度以及线膨胀增量与温度的关系,发现在丁苯橡胶中存在另一低温转变,它和T_g转变一样,随苯乙烯含量的增加而使转变温度升高。表示二者受相似的分子机理所支配。T′_(ee)T_g的比值接近1.31,在T′_(ee)转变前后,丁苯-1500的屈服强度发生明显的变化,因而丁苯橡胶的屈服强度与苯环的相互作用有关,从而进一步增加对屈服强度机理的认识。     

木质素补强乳聚丁苯橡胶研究进展

阐述了木质素补强乳聚丁苯橡胶的原理及方法,原理包括木质素可与橡胶发生接枝反应、木质素可与橡胶形成芳香氢键、木质素与金属离子形成木质素-金属螯合物,补强方法包括混炼工艺、共沉工艺等;综述了木质素补强乳聚丁苯橡胶的国内外研究进展,木质素可以很好地改善橡胶的物理力学性能,如提高胶料的硬度、拉伸强度、拉断伸长率、300%定伸应力、撕裂强度和耐热老化等性能。最后,对木质素在橡胶工业中的应用做了展望。     

橡胶-填料相互作用对丁苯橡胶/白炭黑复合材料性能的影响

本文研究了硅烷偶联剂原位改性白炭黑对溶聚丁苯橡胶(SSBR)性能的影响,结果表明,通过哈克转矩流变仪对含有偶联剂的SSBR/白炭黑混炼胶进行原位热处理后可明显减弱混炼胶的Payne效应,改善白炭黑在橡胶基体中的分散.原位热处理方法能够明显提高硫化胶的300%定伸应力,降低动态压缩温升,同时可使硫化胶在0℃附近具有较高的损耗因子(tanδ),60℃附近具有较低的tanδ.对不同聚合方式得到的丁苯橡胶,即溶聚丁苯橡胶与乳聚丁苯橡胶(ESBR)/白炭黑复合材料的力学性能及动态力学性能进行了研究,结果表明,白炭黑在SSBR2305中分散效果优于在ESBR1502中;采用偶联剂原位改性白炭黑可以使SSBR2305硫化胶获得与ESBR1502硫化胶相当的物理机械性能,更理想的动态力学性能,从而得到力学性能、抗湿滑性、滚动阻力及耐磨性更加均衡的理想轮胎材料.通过对具有不同偶联效率的SSBR/白炭黑体系的微观结构与性能研究发现,随偶联效率的增加,其结合橡胶含量增加,Payne效应减弱;高偶联效率的S-SBR具有较低的动态压缩温升及较好的耐磨性.     

尼龙6/氯化钾复合材料的结晶与性能

通过熔融共混法制备了不同KCl含量下的尼龙6(PA6)/KCl复合材料,采用示差扫描量热仪(DSC)、流变仪、红外光谱(IR)、电子拉伸机等研究了KCl含量对PA6/KCl复合材料结晶行为、流变性能及力学性能的影响,并研究了其受限机制.力学性能研究结果表明,随着KCl含量的增加,PA6/KCl复合材料拉伸强度和冲击强度呈现出先增大后减小的趋势,在KCl含量为3 phr时,复合材料拉伸强度和冲击强度分别达到最大值82.67 MPa和7.34 k J/m~2,较纯PA6分别增加了10.8%和34.68%,动态力学性能测量结果表明,在测量温度范围内,复合材料的储能模量均高于纯PA6,在25℃体系储能模量(G')随KCl含量的增加而增大,复合体系抵抗弯曲变形能力增加,而结晶行为研究结果表明,增加KCl的含量,PA6/KCl复合材料的成核温度、晶体生长温度、熔融温度及玻璃化转变温度均向低温方向移动,成核密度和成核速率也逐渐减小,结晶能力下降,结晶度减小,结晶度由原来25.30%变为19.34%,而结晶诱导时间逐渐增加.流变性能研究结果表明,随着KCl含量的增加,复合体系的零剪切黏度逐渐增加,且所有的体系均呈现出假塑性流体行为,剪切变稀现象越来越明显,特征松弛时间τ_1、τ_2和τ_3逐渐增加,复合体系的松弛机制发生变化.     

同时添加碳纳米管及石墨烯对热致液晶聚酯形状记忆行为及拉伸性能的影响

利用溶液共混的方法将碳纳米管(CNT)及石墨烯(G)同时加入到热致液晶聚酯中制备纳米复合材料.通过透射电镜(TEM)研究纳米粒子的分散及形貌.采用荧光光谱及拉曼光谱研究碳纳米填料与热致液晶聚酯基体之间存在π-π相互作用.利用电子万能试验机(EUTM)研究了材料的拉伸性能,由于CNT与G与基材之间作用力强,且CNT与G间的协效作用能有效地实现应力转移,同时加入CNT及G有助于提升复合材料的拉伸强度.动态热机械分析(DMA)数据表明,同时添加CNT与G对于复合材料的固定率影响不大,但会降低回复率;同时复合材料的回复应力也得到显著的提升.     

反式异戊橡胶合金改性溶聚丁苯橡胶/顺丁橡胶轿车胎面胶

研究了反式异戊橡胶合金(TPIR)的结晶性能、加工性能和力学性能及在轿车胎面胶溶聚丁苯橡胶/顺丁橡胶(SSBR/BR)中的应用.研究结果表明,与无定形SSBR和BR相比,TPIR生胶具有常温可结晶性,因此TPIR具有较高的格林强度.毛细管挤出行为研究结果表明,TPIR具有优异的挤出性能,挤出物外观光滑,挤出涨大比小.与SSBR/BR混炼胶相比,用TPIR改性后的SSBR/BR/TPIR混炼胶的格林强度与100%定伸应力随TPIR含量的增加而提高.经150℃硫化反应后制备的SSBR/BR/TPIR硫化胶物理机械性能优异:不仅耐湿滑性能、耐磨耗性能及压缩强度较对比胶提高,其伸张疲劳性能较对比胶提高4倍以上.透射电子显微镜(TEM)及填料分散仪表征结果表明,与SSBR/BR硫化胶相比,SSBR/BR/TPIR硫化胶的填料聚集体平均尺寸降低2μm,填料分散性显著改善.表明TPIR是一种应用于高性能轿车胎面胶的理想胶料.     

改性低分子量聚异戊二烯橡胶的合成与应用

采用阴离子溶液聚合法合成了低分子量3,4-聚异戊二烯(LPI), 并对其进行改性, 制备了硅氧烷改性的低分子量3,4-聚异戊二烯(MLPI), 将其应用于白炭黑补强的溶聚丁苯橡胶(SSBR)复合材料, 探究了端基改性物LPI-丙基甲基二甲氧基硅烷(LPI-CMDS)、 LPI-丙基三甲氧基硅烷(LPI-CTMS)、 LPI-丙基三乙氧基硅烷(LPI-CTES)和接枝改性物3-巯丙基三乙氧基硅烷接枝改性LPI(LPI-g-MTS)对SSBR复合材料中白炭黑的分散以及硫化胶性能的影响. 混炼胶的应变扫描和结合胶含量分析结果表明, MLPI增强了填料与聚合物之间的相互作用, 改善了白炭黑在复合材料中的分散, 其中LPI-g-MTS因活性位点多, 效果最佳; 与填充LPI的复合材料相比, 硫化胶的物理机械性能, 尤其是填充LPI-g-MTS后硫化胶的300%定伸应力和拉伸强度分别提升了89.66%和27.15%, 这为改善白炭黑在非极性橡胶中的分散提供了一条新途径.     

几种不同生物质复合材料的力学性能研究

以聚乳酸(PLA)为基体,以菠萝叶粉(PALF)、玉米秸秆芯粉(CF)、芝麻秸秆粉(SF)及甘蔗渣纤维粉(BF)作增强体,通过挤出加注塑工艺,制备可降解生物质复合材料(BBC),考察了秸秆粉用量对BBC力学性能的影响。并以PALF/PLA复合材料为例,研究了材料的断裂特性。结果表明,随着纤维粉用量的增加,所有BBC的拉伸强度均逐渐降低,当纤维粉添加量相同时,PALF/PLA的拉伸强度始终最低;CF/PLA、SF/PLA复合材料的弯曲模量随着秸秆粉用量的增加逐渐增大,当秸秆粉用量为40%时,弯曲模量分别比纯PLA增加74.15%和71.84%,BF/PLA复合材料的弯曲模量先增加后减小,但始终低于CF/PLA和SF/PLA,PALF/PLA的变化趋势较为复杂,呈现先增后减再增加的趋势;随着纤维粉含量的增加,PALF/PLA复合材料的冲击强度逐渐增加,其它三种均呈现先增加后减小趋势。PALF/PLA复合材料的断裂面无纤维拔出,应力-应变曲线无屈服点,断裂伸长率仅4.80%,属于典型的脆性断裂。     

PP-g-MAH对聚丙烯/滑石粉复合材料的性能影响

研究了两种马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）在不同含量时对聚丙烯（PP）/滑石粉复合材料的力学性能、雾化性能和线性膨胀系数的影响.结果表明,接枝物的加入能提高复合材料的拉伸性能、冲击性能和弯曲性能,但随着含量的增加拉伸强度、冲击强度和弯曲强度及弯曲模量有所降低.在含量相同时,接枝物1对冷凝组份的影响更小.复合材料的线性膨胀系数随接枝物含量的增加先减小后增加.     

聚苯胺表面修饰芳纶浆粕及其纸基材料的导电性能

通过在芳纶浆粕(AP)表面修饰聚苯胺(PANI)制备了聚苯胺-芳纶浆粕(PANI-AP), 然后与碳纤维(CF)共混, 采用湿法抄纸技术制备导电性能优异的纸基材料(PANI-AP/CP). 对其形貌结构、 导电性能及PANI分布均匀性进行了表征, 并研究了环境湿度、 温度、 pH值及放置时间对PANI-AP/CP导电性能的影响. 研究结果表明, PANI-AP表面粗糙度增加, 结晶度增加, 出现含醌式结构的导电PANI的衍射峰, 说明PANI成功修饰于AP表面. 采用该方法制备的PANI-AP/CP导电性能与分布均匀性均得到提高, 相对于碳纤维纸基材(CP), PANI-AP/CP的电导率为3.937 S/cm, 导电性能提高153.5%. 与PANI原位生长于CP(AP/CP-PANI)相比, PANI-AP/CP的导电性能提高34.6%, 总色差值(DE)降低74.9%.     

稀土催化乙烯/苯乙烯链穿梭共聚合

链穿梭聚合作为一锅法合成多嵌段聚合物的策略引起人们的研究兴趣.然而,其催化体系的构建难度大,导致实现链穿梭聚合的单体有限.本文基于三异丁基铝作链转移剂时,稀土金属配合物1催化乙烯/苯乙烯共聚合,得到富含乙烯/苯乙烯交替序列的共聚物且链转移效率接近100%的发现,开展了乙烯/苯乙烯链穿梭聚合的研究.首先探索配合物2催化乙烯/苯乙烯共聚合,发现所得共聚物中苯乙烯结构单元的含量4%,因此考察了在不同烷基铝用量时,配合物2催化乙烯均聚合的行为,发现所得聚乙烯的分子量随着[Al]_0/[2]_0增加呈指数降低,幂指数为-0.778,表明链转移效率低于100%.采用1/2/Al~iBu_3三元体系催化乙烯/苯乙烯共聚合得到双峰分布的聚合物,说明链穿梭聚合没有实现.进一步筛选发现,配合物3催化乙烯/苯乙烯共聚合时,随着[Al]_0/[3]_0增加,所得富间规聚苯乙烯序列共聚物的分子呈量指数降低,幂指数为-1.097,接近-1,表明链转移效率接近100%;同时催化体系的TOF值减小.当[Al~iBu_3]_0/[1+3]_0≥20时,1/3/Al~iBu_3三元体系催化乙烯/苯乙烯共聚合得到单峰分布的乙烯/苯乙烯交替序列和富间规聚苯乙烯序列的多嵌段共聚物,说明成功实现了乙烯/苯乙烯链穿梭共聚合.通过调节1和3的比例,有效调控了共聚物中乙烯/苯乙烯交替序列和富间规聚苯乙烯序列的组成.     

环氧氯丙烷修饰的对位和间位芳纶涂覆剂研究

制备了具有环氧丙基侧链的对位芳纶(PPTA-ECH)和间位芳纶(PMIA-ECH),并将其用做对位芳纶(PPTA)织物/环氧树脂复合材料中PPTA织物的涂覆剂。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)及XPS等方法对PPTA织物表面的PPTA-ECH涂层结构进行了表征。考察了PPTA-ECH和PMIA-ECH涂覆的PPTA织物/环氧树脂复合材料的层间剪切强度和面内剪切强度,并与未经涂覆的PPTA织物复合材料的性能作比较。结果表明,PPTA-ECH和PMIA-ECH可显著改善PPTA织物和环氧树脂之间的界面性能。涂覆了PPTA-ECH及PMIA-ECH的PPTA织物/环氧树脂复合材料的层间剪切强度(ILSS)比未经涂覆的复合材料分别提高了26.20%和14.76%,面内剪切强度(ISS)分别提高了26.98%和11.86%。由于PPTA-ECH对PPTA纤维具有更强的亲和能力,因此PPTA-ECH在层间剪切强度和面内剪切强度方面的增强效果均优于PMIA-ECH。对PPTA-ECH在PPTA纤维表面铺展与吸附及对复合材料的增强机理也进行了初步探讨。作为新型涂覆剂,PPTA-ECH在对位芳纶复合材料的开发应用方面具有潜在的应用前景。     

增塑剂对碱木质素/HDPE复合材料性能影响研究

分别采用邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、环氧大豆油(ESO)作为增塑剂制备碱木质素/HDPE复合材料.研究了不同种类增塑剂对复合材料力学性能的影响,结果表明,3种增塑剂都能提高复合材料的断裂拉伸率,其中DOP的效果最优,当DOP添加量为7.5 phr,复合材料的断裂拉伸率达146.28%,比未添加增塑剂的样品高62.4%.添加DOP制备复合材料,研究DOP对复合材料力学性能、断面形貌、流变性能的影响.复合材料的力学性能结果表明DOP含量的增加有利于复合材料断裂拉伸率的提高;SEM表明DOP的添加使复合材料的断面变的更加粗糙,材料韧性提高;流变性能结果表明DOP能降低复合材料的表观黏度(η)和复数黏度(η*),并且线性黏弹区随着DOP含量的增加而变窄,储能模量(G')和损耗模量(G″)也逐渐下降.分析认为,DOP分子吸附包覆在木质素微颗粒的表面,抑制了木质素微颗粒在HDPE相中的团聚,改善了木质素在HDPE中的分散状况,同时降低了木质素分子和聚乙烯分子链之间的作用力,从而改善了复合材料的力学性能和流变性能.     

海泡石负载稀土/天然胶乳胶膜复合材料制备与表征

以La为负载活性组分,酸处理后的海泡石(SSep)为载体,采用沉淀-吸附法制备海泡石负载稀土复合(La-SSep)分散液,并与天然胶乳进行乳液共混,制备了海泡石负载稀土/天然胶乳复合胶膜。研究了海泡石负载稀土前后的微观形貌,考察了海泡石负载稀土量对复合胶膜的硫化特性和硫化胶膜的力学性能、热稳定性的影响。结果表明:当La负载量为2%时,海泡石剥离更为完全;复合胶膜的正硫化时间缩短,交联密度先增大后减小;随着稀土负载量的增加,硫化胶膜的拉伸强度、扯断伸长率、 300%定伸应力与500%定伸应力均先增大后减小。当稀土负载量为2份时,复合胶膜具有良好的热稳定性。     

静电纺丝聚酰胺6/离子液体复合膜的制备和性能研究

以甲酸为溶剂,通过采用静电纺丝法制备聚酰胺6(PA6)/离子液体复合膜。用旋转粘度计、电导率仪测定了溶液的黏度、电导率;用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、纤维强伸度仪和表面电阻测试研究不同离子液体含量对PA6/离子液体复合膜的形貌、热性能、力学性能和导电性能的影响。实验结果表明:随着离子液体含量的增加,溶液的黏度变化不显著,而电导率急剧增大;PA6纤维的直径随着离子液体含量的增加逐渐增大,且纤维有定向排列的趋势,当离子液体含量为9%(wt)时,纤维之间有集束的现象;随着离子液体含量的增加,PA6熔点和结晶度均逐渐降低;PA6/离子液体复合膜的拉伸强度随着离子液体含量的增加逐渐降低,而断裂伸长率逐渐增加;离子液体的添加大幅度降低PA6/离子液体复合膜的表面电阻。     

甲基丙烯酸镁增强氢化丁腈橡胶的结构与形态和性能

用不同份量的甲基丙烯酸镁(MgMA)作增强剂,过氧化二异丙苯(DCP)作硫化剂,通过混炼和硫化过程的原位聚合制备了氢化丁腈橡胶/聚甲基丙烯酸镁(HNBR/PMgMA)纳米复合材料,用XRD、FTIR1、3C-NMR、SEM、TEM、DMA和交联密度分析等方法研究了其结构、形态和性能,并阐述了MgMA改性HNBR的相关机理.结果表明,MgMA在混炼过程中粒径明显变小,部分达到纳米级.硫化过程中发生原位自由基聚合,并部分接枝到HNBR分子链上,HNBR硫化胶和PMgMA有可能形成接枝互穿聚合物网络(接枝IPN).随着MgMA用量的增加,纳米复合材料硫化胶的定伸应力、拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度和热氧老化性能逐渐提高.当MgMA含量为30份时,体系的拉伸强度和扯断伸长率分别为38.5MPa和545%,并具有优异的热空气老化性能.MgMA能明显增加HNBR复合材料的储能模量,并降低其损耗因子.随着MgMA用量的增加,纳米复合材料硫化胶的总交联密度(Ve)和离子键交联密度(Ve2)增加,而共价键交联密度(Ve1)下降,表明离子键对HNBR/PMgMA纳米复合材料的力学性能起重要作用.     

具有包藏结构的三元聚丙烯纳米复合材料结构与性能关系的研究

制备了一种新型聚丙烯 丁苯橡胶 纳米碳酸钙三元纳米复合材料 .研究结果显示 ,复合材料中的大多数纳米碳酸钙粒子被包藏在丁苯橡胶中 ,并与之共同形成分散于聚丙烯树脂中的分散相 ,这种聚丙烯纳米复合材料具有高刚性、高韧性、高耐热性和高的结晶速率 .系统研究了成核剂苯甲酸钠的加入和纳米碳酸钙的用量对该类纳米复合材料相态结构、结晶形态和结晶动力学的影响 ,以及具有包藏结构的分散相粒径和PP中β晶含量对材料性能的影响 .结果表明 ,苯甲酸钠的加入和纳米碳酸钙用量的提高均可使体系中分散相粒径减小 ,结晶速率加快 ,进而使材料的韧性、刚性和耐热性提高 .     

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.