不同管径聚乙烯管的旋转挤出

通过口模旋转挤出制备3种管径聚乙烯(PE)管,系统研究其结构与性能。结果表明,相较于传统挤出PE管内串晶平行与轴向,旋转挤出过程中聚合物熔体的流动是轴向牵引流动和环向拖曳流动的叠加,其方向偏离轴向,可诱导串晶偏离轴向排列,从而提高PE管的环向取向度,实现PE管的环向增强,抑制裂纹在PE管内沿轴向扩展。随PE管管径的增加,在相同旋转角速度下环向流动线速度增大,串晶偏离轴向的夹角增加,环向取向度更高,因而旋转挤出制备的大口径PE管具有更优的性能。     

芯棒与口模反向旋转挤出聚乙烯管结构与性能的研究

采用自行研制的新型旋转挤出装置,通过芯棒与口模同时反向旋转挤出制备聚乙烯(PE)管.结果表明,在口模与芯棒反向旋转挤出过程中,管道内外壁除受到轴向应力作用外,还受到芯棒和口模旋转所施加的环向应力,其合力方向不再是沿管道轴向而是与其有一定的角度.因此,分子链的取向方向和以此链为初级成核点形成的串晶偏离轴向,增强了管道抵抗...     

高耐压HDPE自增强管挤出系统及试样的结构与性能

本文针对管件在输送压力流体时的特殊应力状态,提出了管材周向自增强的构想,据此设计出了自增强挤出系统.该系统利用芯棒旋转,使大分子链沿管周向取向并在适当的压力、温度条件下生成串晶结构,从而大大提高了管材的周向强度及模量.利用DSC、WAXD和SEM等检测手段对试件的凝聚态结构进行分析,找到了周向强度提高的理论依据.     

高密度聚乙烯的熔融支化及其对性能的影响

在引发剂过氧化二异丙苯、二官能度单体新戊二醇二丙烯酸酯和自由基活性调控剂二甲基二硫代氨基甲酸锌的存在下,使高密度聚乙烯进行熔融支化反应.研究表明,转矩曲线上的反应峰顶对应最佳反应时间,由此获得了凝胶量低的长链支化高密度聚乙烯.熔融支化反应使聚乙烯的分子量分布变宽,其支化程度随单体含量的增加而增大,呈现出更加明显的剪切变稀行为;长链支化结构的引入使改性聚乙烯的结晶度降低,长支链的成核作用使起始结晶温度增加,球晶尺寸明显减小.改性聚乙烯的支化程度和大分子拓扑结构的变化对耐环境应力开裂性能的影响显著,当单体含量超过0.6 phr时,长链支化分子形态从类似不对称星形转变为梳形,使得高密度聚乙烯的耐环境应力开裂时间产生突变,达1000 h以上,同时强度、模量和冲击韧性均得到明显提高.     

高密度聚乙烯的熔融支化及其对性能的影响木

在引发剂过氧化二异丙苯、二官能度单体新戊二醇二丙烯酸酯和自由基活性调控剂二甲基二硫代氨基甲酸锌的存在下,使高密度聚乙烯进行熔融支化反应.研究表明,转矩曲线上的反应峰顶对应最佳反应时间,由此获得了凝胶量低的长链支化高密度聚乙烯.熔融支化反应使聚乙烯的分子量分布变宽,其支化程度随单体含量的增加而增大,呈现出更加明显的剪切变稀行为;长链支化结构的引入使改性聚乙烯的结晶度降低,长支链的成核作用使起始结晶温度增加,球晶尺寸明显减小.改性聚乙烯的支化程度和大分子拓扑结构的变化对耐环境应力开裂性能的影响显著,当单体含量超过0.6 phr时,长链支化分子形态从类似不对称星形转变为梳形,使得高密度聚乙烯的耐环境应力开裂时间产生突变,达1000 h以上,同时强度、模量和冲击韧性均得到明显提高.     

超拉伸聚乙烯的弹性模量和导热性能

为了揭示聚合物分子链伸展、取向的本征特性，发展了两个新的测量方法和实验装置，用于研究拉伸比高达２００的超拉伸聚乙烯凝胶的弹性性能、传热性能和聚合物结构的关系．应用激光脉冲热致超声法给出材料拉伸方向和横向杨氏模量，应用激光脉冲光热辐射法给出拉伸方向，横向和厚度方向的导热系数．随拉伸比λ的增加，轴向杨氏模量急剧的增加，而横向的仅有少许减小．导热系数具有相似的特性．本文发现当λ＝２００时，这种拉伸取向聚乙烯的轴向模量可达钢的８０％，而导热系数甚至可达２倍，直至成为热的良导体，这是由于在高拉伸比时形成了相当数量的伸展分子链构成的针状晶体———晶桥．本文提出晶桥作为短纤维分散相的取向聚合物的结构模型，对于超拉伸聚乙烯的上述特性可以进行统一描述和定量化分析，和实验结果很好符合．     

复合应力场剪切诱导成型PP-R自增强管材的结构与性能研究

利用自行设计制造的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置生产出了双向自增强的无规共聚聚丙烯(PP-R C180)管材,研究分析了该双向应力场的剪切诱导效应对PP-R C180管材的结晶熔融、取向和拉伸强度的影响.结果表明,剪切拉伸双向复合应力场的引入所带来的剪切诱导效应促进了PP-R C180分子有序性的增加,使PP-R C180体系分子更容易形成分别沿管材周向和轴向方向的取向,因而保持甚至提高了耐热性与结晶速率,降低了结晶度,改变了PP-R C180的结晶结构与形态,诱导出了全新的β晶,进而改善了管材的强度性能.与常规管材相比,自增强管材在保持其熔点不降低的前提下,使结晶度从常规管材的44.96%降至40.03%,降低了4.93%;轴向强度从常规管材的23.35 MPa最高增强到25.49 MPa,提高了9.2%;周向强度从常规管材的22.71 MPa最高增强到26.54 MPa,提高了16.9%,且增强之后管材的周向强度已经高于了轴向强度,更优化地配置了聚合物材料的性能,更充分地满足了受内压管材使用的现实需求.     

Ba0.6Sr0.4TiO3/聚偏氟乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备及其介电性能

采用流延热压工艺制备Ba_0.6Sr_0.4TiO₃(BST)/聚偏氟乙烯(PVDF)?聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合薄膜,研究了PMMA含量对复合材料微观组织结构和介电性能的影响规律。结果表明,BST相能够均匀分散在聚合物基体中,归因于PMMA与PVDF良好的相容性,2种聚合物之间的界面不分明;随着PMMA含量的增加,复合材料的介电常数先降低后升高,耐击穿强度和介电可调性先增加后减少。PMMA含量(体积分数)为15%的BST/PVDF?PMMA₁₅复合材料的综合性能最佳:介电常数为23.2,介电损耗为0.07,耐击穿强度为1412 kV·cm^-1,在550 kV·cm^-1偏压场下,介电可调性为26.2%。     

反应性挤出加工制备无卤阻燃高分子材料

聚合物反应性加工集聚合物加工与化学反应为一体,以聚合物加工装置为反应器,通过聚合物加工过程中的化学反应形成新物质和新结构,实现高分子材料的高性能化和功能化,是高分子材料科学的研究前沿之一.本文简要介绍了我们研究小组近年来采用反应性挤出加工制备高性能无卤阻燃高分子材料方面的研究进展.利用反应性挤出加工剪切力强、温度可控以及易于传质传热的特点实现了常规方法难以合成的高黏阻燃剂三聚氰胺磷酸盐季戊四醇酯（MPP）和三聚氰胺氰尿酸（MCA）的高效合成,制备了综合性能优良的聚丙烯/MPP、尼龙6/MCA等无卤阻燃高分子材料.研究所涉及的化学和物理方法,为聚合物无卤阻燃提供了高效、经济、环保和易于工业化的新技术,并拓宽了聚合物反应性加工的应用领域.     

超高分子量聚乙烯膜轴向压缩变形结构的研究

继刚性聚合物经溶液液晶(如芳香族聚酰胺)或熔融液晶(如芳香族聚酯)纺丝制取高性能纤维获得成功后,利用冻胶纺丝等技术制取超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)高性能纤维的研究已取得突破性进展。这类纤维具有伸直链结构,大分子沿材料拉伸方向高度取向和结晶,显示出优异的抗张性能,具有很大的拉伸强度和模量。     

聚合物在受限层空间中的形态结构演变及相关性能研究进展

自然界中的层状有序结构如强韧的贝壳、树木等,往往带来优异的性能或特殊的功能。作为仿生材料学在高分子加工成型技术中的应用,聚合物微纳层共挤出技术是通过特殊的流道设计对聚合物熔体进行多次强制分割叠加,来制备高性能交替多层聚合物材料的新方法。层倍增器单元对熔体的多重力场作用,为多相多组分体系形态的原位调控提供了可能。而通过两相交替层状排布形成的受限层空间和丰富的层界面不仅赋予了材料独特的力学、光电、阻隔等性能,还为聚合物结晶调控提供了理想的研究模型。本文简要综述了近年来在层倍增过程中聚合物的形态结构演变及其对相关性能影响方面的研究进展。     

溶液结晶制备聚乙烯/碳纳米管串晶结构

通过等温以及非等温溶液结晶法制备了聚乙烯/碳纳米管复合串晶(shish-kebab)结构.电镜结果显示,等温结晶1 h得到的聚乙烯/碳纳米管串晶(shish-kebab)结构kebab长度为30~140 nm,kebab间间距为35~80 nm.使用非等温结晶法得到的产物kebab长度为40~180 nm,kebab间距与等温结晶过程得到的相同.此外实验发现聚乙烯/碳纳米管shish-kebab结构生长过程中,kebab的生长与新的kebab形成是同步发生,直至结晶结束.将得到的聚乙烯/碳纳米管shish-kebab结构在对二甲苯中静置3个月,光学图像显示仍能保持良好的分散性.使用沸腾对二甲苯冲洗聚乙烯/碳纳米管shish-kebab结构以验证其稳定性,发现冲洗过程中虽然部分聚乙烯链溶解,但仍有部分聚乙烯链吸附于碳纳米管上,并在降温过程中重新生成shish-kebab结构.     

常压动态保压注塑自增强高密度聚乙烯的结构与性能

研究了常压动态保压注塑自增强高密度聚乙烯的结构和力学性能的关系,自增强高密度聚乙烯的抗张强度和杨氏模量分别从原来的23MPa和1.0GPa提高到93MPa和5.0GPa。DSC、TEM和X射线衍射研究结果表明:力学性能的显著改善主要归因于串晶的产生、高分子链沿流动方向的轴取向和结构更加完善的球晶的生成。和高压保压法相比,本法具有现实的工业应用前景。     

半晶聚合物复合材料中的横晶

半晶聚合物复合材料,尤其是纤维增强的半晶聚合物复合材料,在其界面区常有横晶结构生成。本文综述了横晶自发现至今的研究情况,对横晶的形成和生长机理进行了描述,对影响横晶生成和性质的因素进行了分析,着重介绍了几种典型半晶聚合物复合材料体系的横晶形态,并讨论了横晶对界面特性和复合材料性能的影响。     

高强超韧高密度聚乙烯/聚丙烯共混物性能与微相分离结构的研究

在常规注射过程中 ,难以获得超高性能的共混体系注射制件 ,已有的研究表明 ,采用高剪切注射 ,可以抬高共混体系的最低临界相容温度曲线 (LCST)的位置 ,增加相容性 .当熔体进入模具后 ,冷却的同时相容性下降 ,开始相分离 ,相分离程度发展到某一程度即可获得高性能的制件 .对于高密度聚乙烯 (HDPE)、聚丙烯 (PP)两组分均为结晶型聚合物的共混体系 ,由于其相形态与结晶形态相互制约、竞争 ,微相分离程度难以控制 ,因此对其液 液相形态与结晶过程的控制是获得共混物最终形态与性能的关键 .采用振动保压注射成型技术不仅对HDPE、PP各自力学性能有明显的自增强作用 ,而且对HDPE/PP共混体系的力学性能也有十分明显的改善 .DSC、WAXD、SEM结果表明共混体系拉伸强度的提高主要取决于试样中串晶数量和大分子链的定向程度 ,而冲击强度则主要取决于两组分微观的相分离程度 .研究结果表明 ,HDPE/PP含量为 92 / 8的试样拉伸强度为 97 1MPa,80 / 2 0试样的缺口冲击强度为 4 5 5kJ/m2 ,较静态试样分别提高 4 3倍和 9 5倍 .采用振动填充注射技术针对某一组分可以获得高强度、高韧性的共混制件 .     

聚合物-二氧化硅复合基材中CdS纳米晶的合成

本文报道在Sol-gel基材中制备由聚合物稳定的CdS纳米晶的新方法， 即通过甲基丙烯酸镉与甲基丙烯酸羟乙酯共聚合合成了含有Cd 2+的聚合物微凝胶, 在聚合物微凝胶网络中原位聚合正硅酸乙酯形成聚合物互穿的Sol-gel复合基材. 再向该聚合物/二氧化硅复合基材中通入H2S气体得到CdS纳米晶. 在聚合物网络中原位聚合正硅酸乙酯可以降低纯二氧化硅材料的脆性; 另一方面, 二氧化硅可以作为增强剂增加聚合物材料的强度. 因此, 在我们合成的聚合物/二氧化硅复合基材中制备的CdS纳米晶将具有很好的应用前景.     

锥光干涉法表征偶氮苯侧链液晶聚合物的光致取向

采用偏光显微镜在平行光和锥光条件下对液晶聚合物膜内分子的取向排列状态进行了研究,不同取向状态的膜由线偏振光或圆偏振光照射偶氮苯侧链液晶聚合物得到。结果表明,液晶聚合物膜采用线偏振光照射时,偶氮苯介晶基元沿面排列,形成单相畴面内取向态。该取向态的锥光干涉图为位于视场中心的粗黑十字,旋转载物台小于10°,该干涉图即完全退出...     

含少量共聚组分聚乙烯熔体拉伸薄膜的形态结构

利用透射电子显微学(TEM)和示差扫描量热学(DSC)等方法研究了含少量丁烯-1组分(摩尔分数为0.64%)的聚乙烯共聚物(PE100)熔体拉伸高取向薄膜的形态结构. 结果表明, 在PE100熔体拉伸薄膜中, 除存在高取向片晶结构外, 还含有大量的纤维晶, 纤维晶平行于拉伸方向, 穿过几个片晶区, 平均直径约为12 nm. 模拟实验结果表明, 纤维晶的生成源于聚乙烯共聚物中的超高分子量组分, 但不同于传统意义上的伸直链纤维晶, 其形态特征应为晶桥结构. 由此提出了晶桥结构纤维晶模型, 该模型不但有助于深入理解和认识聚合物取向结晶机理, 同时也为该材料的高性能化提供了理论依据.     

低熔体黏度聚醚醚酮的合成与性能

<正>高性能聚合物及其复合材料因优异的热性能和机械性能备受关注[1~4].高性能聚合物分子链的芳香性结构使其具有优异的性能,但分子链的刚性结构导致热塑性高性能聚合物具有很高的熔体黏度,限制了其应用.聚醚醚酮连续纤维增强复合材料因熔体黏度高而难以预浸[5~8].为了降低聚醚醚酮的熔体黏度,人们进行了大量的实验探索.     

HDPE/HIPS/CB复合材料的制备及PTC性能

以高抗冲击聚苯乙烯(HIPS)和高密度聚乙烯(HDPE)为基体,炭黑(CB)为导电填料,采用熔融法制备聚合物基正电阻率温度系数效应(PTC)复合材料.通过扫描电子显微镜(SEM)研究了CB在复合材料两相基体中的选择分布,采用热敏电阻温度(RT)曲线测试仪研究复合材料PTC性能随CB含量的变化规律.结果表明,在HIPS/CB体系中加入HDPE后,复合材料的渗流阈值降低,PTC强度增强,耐电压强度有所提高.