微层共挤出(PP+EVOH)/PP阻隔材料的结构与性能研究

利用微层共挤出技术制备了具有交替层状结构的(PP+EVOH)/PP复合材料,其中PP为聚丙烯,EVOH为乙烯-乙烯醇其聚物.通过扫描电子显微镜观察、气体渗透实验、差示扫描量热仪分析以及力学性能测试研究了微层共挤出复合材料的形态结构及其对复合材料气体阻隔性能、力学性能以及结晶性能的影响.研究结果表明,通过微层共挤出技术,PP层和(PP+EVOH)层沿挤出方向交替排列,EVOH在PP基体中的的分散形态由零维球形变为一维纤维状,进而演变为二维片状.这些形态导致微层共挤出材料的氮气渗透系数和断裂伸长率较普通共混物分别下降了两个数量级和提高了27倍,并且显著影响其结晶行为.当层数超过64层后,由于PP层减薄,界面增多,EVOH不仅对(PP+EVOH)层中PP相存在结晶成核作用,而且对PP层也有结晶成核作用.     

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     

多层次炭结构对膨胀阻燃聚丙烯性能的调控作用研究

将具有封闭空心结构的酚醛微球(HPMs)引入到聚丙烯/膨胀阻燃剂(PP/IFR)体系,燃烧时一方面依托PP/IFR形成膨胀多孔炭,另一方面通过HPMs形成空心炭微球,嵌入到前面多孔炭的骨架中,形成具有多层次孔的炭结构,从而调控膨胀炭层,进而调节材料的阻燃性能.通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)等研究了材料的阻燃性能;通过热失重分析(TGA)测试其热稳定性;采用红外热成像仪监测燃烧过程材料的表面温度,用扫描电镜(SEM)观察IFR、HPMs在基体中的分散行为及炭层结构.结果表明,少量HPMs在聚合物中分散得比较均匀.HPMs调控了膨胀炭层,使PP/IFR形成了表层炭致密,内层具有多层次孔的炭结构.这种优质的炭结构可以使样品表面温度迅速降低,从而有效提高PP/IFR体系的阻燃效率,使得PP在添加18 wt%IFR和1 wt%HPMs就可以通过UL-94 V0级别.     

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。     

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 .     

核壳型纳米粒子填充PP-EVA及阻燃材料的动态燃烧行为

利用锥形量热仪(CONE)和热重分析(TGA),并结合极限氧指数(LOI)和UL-94垂直燃烧测试方法对核(PSt/OMMT)-壳(PBA)结构纳米复合粒子(CSN)填充聚丙烯(PP)-乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)复合材料及加入无卤复配阻燃剂制备的PP-EVA/CSN/聚磷酸铵(APP)/层状氢氧化镁铝(LDH)复合阻燃材料的阻燃性能及热降解行为进行了研究。结果表明,添加10%(wt)CSN可以提高PP-EVA复合材料的阻燃性能,且PP-EVA复合体系燃烧时的热释放速率、有效燃烧热减少,热稳定性增强。CSN与APP/LDH产生阻燃协同作用,使复合阻燃材料的阻燃性能、热稳定性能进一步提高。     

单向热拉伸对聚丙烯透光率的影响

通过对PP进行不同条件下的单向热拉伸,研究了热拉伸条件对PP透光率的影响.由拉伸后试样透光率、结晶性能、晶体结构以及力学性能变化分析表明:在23℃拉伸时,PP透光率远远低于未拉伸的试样,而在120℃拉伸后,PP透光率大大高于未拉伸的试样,拉伸速度的变化对透光率的影响不大,由此可见:温度对PP热拉伸透光率提高的影响远远大...     

海泡石对膨胀阻燃聚丙烯燃烧和热分解的影响

将改性后的海泡石添加到聚磷酸铵(APP)和双季戊四醇(DPER)膨胀阻燃聚丙烯(PP/IFR)体系中,采用氧指数(LOI)、热重分析(TGA)、光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、锥形量热仪(CONE)和扫描电镜(SEM)考察其对膨胀阻燃体系的催化协效作用,探讨作用机理.LOI结果表明,改性的海泡石比纳米水滑石和有机改性的蒙脱土有更好的催化协效作用.CONE数据证实,海泡石可以降低膨胀阻燃聚丙烯体系的热释放速率和总的热释放量.通过观察SEM图片发现,海泡石可以改善膨胀炭层的形貌,提高炭层的隔热隔质性能.TGA结果表明,在氮气和空气气氛下,海泡石均可以提高膨胀炭层的热稳定性,增加高温时残余物的量,其主要作用对象为APP.FTIR和XPS测试发现加热过程中海泡石可以与APP发生化学反应,形成P—O—Si键,增加了APP高温时的稳定性.     

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%。     

OMMT-NC-膨胀型阻燃剂三元协同阻燃LLDPE的效果

采用有机蒙脱土(OMMT)和碳酸镍(NC)为阻燃协效剂,与膨胀型阻燃剂(IFR)三元体系协同阻燃线性低密度聚乙烯(LLDPE).采用热重分析(TGA)、氧指数(LOI)测试、UL-94燃烧测试和锥形量热测试(CONE)研究了LLDPE阻燃体系的热稳定性和燃烧性能;采用红外光谱分析(FT-IR)、数码相机和扫描电子显微镜(SEM)对燃烧残余物的结构和形貌进行了分析.结果表明:固定mnLLDPE/mIFR=7/3,当moMMT/m(LLDPE+IFR)=0.04时,阻燃体系的LOI为31.5％,通过UL-94 V-0级测试,LLDPE-IFR-OMMT的残炭率为15.09％,最大热释放速率(PHRR)相比于纯LLDPE降低了50％;向LLDPE-IFR-OMMT体系中添加NC,少量的NC就能显著增加体系的阻燃性能,当mNC/m(LLDPE+IFR)=0.02时,阻燃体系的LOI为32.7％,LLDPE-IFR-OMMT-NC的残炭率达到19.04％,PHRR相比于纯LLDPE降低了57％.OMMT和NC的加入能催化LLDPE-IFR成炭,形成致密的炭层,增加炭层的强度,从而提高复合材料的阻燃性能.     

聚磷酸铵的疏水改性及聚丙烯阻燃性能

首先以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对聚磷酸铵(APP)进行表面化学修饰,然后用水解后的正硅酸四乙酯在其表面引发原位聚合,最后用十七氟癸基三乙氧基硅烷(氟硅烷)进行外表面修饰,制备了疏水聚磷酸铵(M-APP).M-APP的静态接触角为134°,表明M-APP具有很好的疏水性.通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对M-APP的结构及表面元素进行分析,结果表明,M-APP即为目标产物.将M-APP与三嗪成炭发泡剂(CFA)以质量比4∶1复配制备改性膨胀型阻燃剂(M-APP/CFA),并添加到聚丙烯(PP)中,制备阻燃PP(PP/M-APP/CFA).通过极限氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)研究了其阻燃性能,用热重分析(TGA)研究了材料的热降解行为,通过耐水测试研究了耐水性能,通过拉伸、弯曲和冲击强度研究了材料的力学性能,通过扫描电子显微镜(SEM)研究了改性膨胀型阻燃剂与聚合物的相容性.结果表明,当m IFR的添加量为23%时,PP/M-APP/CFA通过UL-94 V-0级,LOI值达到30.8%,且经过耐水测试后,依然能通过UL-94 V-0级,PP/M-APP/CFA的失重率仅为0.92%.在相同实验条件下,由APP制备的PP/M-APP/CFA材料在耐水测试后UL-94测试无级别,失重率达2.45%,表明APP的表面疏水改性大大提高了PP/M-APP/CFA材料的耐水性能.M-APP/CFA的加入提高了材料的热稳定性及成炭性能,燃烧时形成的膨胀炭层能很好地保护内部材料的降解和燃烧,从而提高了材料的阻燃性能.APP的改性提高了M-APP/CFA与PP的相容性,从而提高了材料的力学性能.     

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%。     

静电纺丝制备SiO2短纤维对聚丙烯冲击性能的影响

采用静电纺丝技术, 结合正硅酸乙酯(TEOS)的溶胶-凝胶反应制备出了直径为500 nm的SiO2短纤维(n-SF). 纤维经过硅烷偶联剂KH570表面处理后, 与聚丙烯(PP)通过螺杆混合制得复合材料. 通过SEM观察, KH570处理过的SiO2短纤维(n-MSF)在PP基体中分散均匀, 界面结合良好. DSC和XRD测试结果表明, n-SF和n-MSF的加入均可提高PP的结晶速率, 同时改变PP中β晶含量, 进而影响冲击强度; 冲击实验结果表明, n-MSF添加量为3%(质量分数)时, 复合材料冲击性能比纯PP提高了40.3%.     

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 .     

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。     

丙烯-乙烯共聚物/乙烯-1-辛烯共聚物层状复合材料的力学性能研究

利用自主设计的一套可进行微层共挤出的口模,分别制备了2层、16层、32层和64层丙烯-乙烯共聚物(PPE)/乙烯-1-辛烯共聚物(POE)交替层状复合材料。研究了制得的层状复合材料的应力-应变行为,利用等效盒子模型(equivalent box model)描述了层状复合材料与相应的常规PPE/POE共混材料力学行为的区别.通过对共挤出材料和共混材料的拉伸数据进行分析后发现,具有层状结构特别是多层结构的共挤出材料具有比共混材料更为优异的屈服和断裂伸长性能.     

固相力化学方法回收利用废弃聚丙烯/废旧电路板的研究

采用固相力化学技术制备废旧电路板非金属材料(WPCB)改性粉体,填充废弃聚丙烯(PP),制备了高性能废旧PP/WPCB复合材料,研究了固相剪切对WPCB粒度、粒度分布以及PP/WPCB复合材料结构、流变性能和力学性能的影响。结果表明,磨盘碾磨使WPCB粉体体积粒径由282.4μm降到63.5μm,比表面积由0.06m2/g提高到0.14m2/g,粒度分布明显变窄,玻纤与环氧树脂剥离效果明显。固相力化学方法制备WPCB粉体填充废旧PP后,其分散大幅改善,加工性能明显优于未碾磨体系,复合材料力学性能优于纯PP和未经固相力化学处理的PP/WPCB复合材料,相对于纯PP拉伸强度提高14.6%,弯曲模量提高82.5%,缺口冲击强度提高11.2%。得到的材料表面色泽均一、成本低廉,具有良好工业化前景。     

聚丙烯/凹凸棒石纳米复合材料的制备与性能研究

以聚丙烯(PP)为聚合物基体,天然凹凸棒石(ATP)为无机组分,经过氧化聚乙烯对ATP表面进行包覆处理,用熔融共混的方法制备了PP/ATP纳米复合材料.扫描电镜结果显示,经本方法处理后的ATP在PP基体中分散较为均匀.ATP棒晶簇直径最佳分散尺寸能达到20~40 nm,比未处理ATP在基体中的棒晶簇直径小10 nm以上;XRD测试表明,未处理ATP和处理后的ATP均有使PP晶粒细化的作用,同时不改变PP的α晶型;DSC结果显示,ATP的加入提高了PP的结晶温度和结晶度,说明ATP有一定的成核作用.通过对复合材料的力学性能测试发现,经过处理的ATP制备的复合材料力学性能优于未处理ATP复合材料对PP力学性能的改善.其中ATP与氧化聚乙烯固含量的质量比为2∶1,ATP含量为3 wt%时复合材料力学性能达到最好.缺口冲击强度比纯PP最高提高了83%,提高幅度显著;经过处理的ATP制备的复合材料拉伸强度提高了6%~11%;弯曲强度提高了33%~45%;弯曲模量提高了90%~106%.     

聚丙烯混杂复合体系的界面和力学性能

从刚性粒子增韧聚合物体系的界面层性质入手，研究了带有柔性分子链界面改性剂包覆的高岭土（Ｋａｏｌｉｎ）刚性粒子增韧的，短切玻纤（ＧＦ）增强的聚丙烯（ＰＰ）混杂复合体系的微观结构，结晶性质，ＰＰ／Ｋａｏｌｉｎ／ＧＦ混杂复合材料的加工流动性及力学性能．实验结果表明，所合成的界面改性剂对ＰＰ／Ｋａｏｌｉｎ复合材料有显著的增韧效果；加入少量的短切玻纤可以弥补因界面改性剂引入而引起的ＰＰ／Ｋａｏｌｉｎ复合材料强度和模量降低的缺点；经界面改性剂包覆的高岭土刚性粒子和短切玻纤同时加入ＰＰ，混杂复合后，ＰＰ复合材料的冲击韧性大幅度提高，材料的强度和模量不降低．这个结果不仅在较低的Ｋａｏｌｉｎ含量下，而且可在Ｋａｏｌｉｎ含量为５０％（ｗｔ％）的高填充量下也得以实现     

聚丙烯/多壁碳纳米管复合材料的热性能和流变性能

用熔融共混法制备了聚丙烯多壁碳纳米管(PP MWNTs)复合材料,TGA研究表明在氮气气氛下碳纳米管显著增加了聚丙烯基体的热稳定性.3wt%MWNTs可使PP热分解起始温度提高44℃.非等温结晶研究表明MWNTs对PP基体的结晶行为没有明显的影响.流变测试结果表明PP MWNTs复合材料的储能模量G′和损耗模量G″随着MWNTs含量增加逐渐增大.1wt%MWNTs的PP聚合物的零剪切粘度最低,5wt%MWNTs的PP聚合物的零剪切粘度最高,PP和3wt%MWNTs的PP纳米聚合物的零剪切粘度居于二者之间,随着频率的增加,剪切稀化作用越来越明显,呈现出假塑性流体行为.含5wt%MWNTs的PP复合材料的体积和表面电阻率与纯PP相比分别下降了9个和4个数量级,表明少量的MWNTs可以显著改变PP的电学性能.