具有负泊松比效应的聚烯烃共混物

实验证实用共混法制备的特殊聚烯烃共混物是一种拉伸膨胀材料 (Auxetic) ,测试发现共混物具有明显的负泊松比效应 ,所获得的最稳定体系可以获得 -1 4的泊松比值 ,比目前文献报道的数据减小了 2 0 0 %.采用SEM观察了共混体物拉伸前后的微观结构 ,推断负泊松比效应的产生是由于材料内部发生了空化作用的结果 ,与提出的理论模型基本一致     

高分子加工制品的多层次结构控制——从传统加工到定构加工

现代高分子材料加工所倡导的高性能化、功能化、多用途性、节能低碳等对加工制品内部多层次结构控制提出了非常高的要求.与传统高分子加工方法所注重评价加工参数变量对形态结构的影响不同,本文提出的定构加工方法学是通过特殊外场作用使得形态结构更利于调控,其特点是由外场作用决定的多层次结构;所获得的加工制品具有比常规加工更优异的宏观性能.两个典型的定构加工实例,聚丙烯/β成核剂注塑制品中形成类似竹子的仿生结构以及嵌段共聚物SIS微相分离结构与宏观力学性能关系,表明定构加工在调控制品最终多层次结构上的突出优势.定构加工代表着未来高分子加工发展的重要方向.     

聚合物气体辅助注射成型制品的形态结构

作为一种由常规注射成型发展起来的聚合物加工技术,气体辅助注射成型具有节约原材料、缩短成型周期以及提高制品性能等优点,已得到广泛的应用.由于气辅成型过程是一个在刚、柔双重约束界面条件下进行的多相复杂体系的多次流动过程,因而其形态结构的形成、发展和演化要远比常规注塑成型复杂.然而在气辅成型的形态结构方面,国内外的研究一直以来开展得较少.近年来,作者在聚合物及其共混物、复合材料气辅成型制品的形态结构方面已开展了广泛的研究工作,本文对这些工作和一些重要结果作了总结,并简要分析了成型过程中剪切场对形态演化的影响,最后对该研究方向的发展趋势作了展望.     

聚丙烯／氯化聚乙烯共混物的形态结构

 用透射电子显微镜方法研究了聚丙烯（ｉＰＰ）和氯化聚乙烯（ＣＰＥ）共混物溶液浇铸膜的形态结构．共混物中ＣＰＥ含量≤７０％时不妨碍ｉＰＰ球晶两种结构（交叉结构和条状结构）区域的生成．在ＣＰＥ含量≥８０％时，分散相ｉＰＰ形成近乎直角（８０°）交叉的稀疏的片晶网络．在共混物的全组成范围内，ＣＰＥ结晶在ｉＰＰ片晶上附生生长，二者结晶Ｃ轴的交角为５０°     

HIPS／SBS共混物的形态结构和性能

通常,高抗冲聚苯乙烯(HIPS)为多相体系,由连续聚苯乙烯(PS)相和分散的聚丁二烯(PB)颗粒组成。PB含量一般为5～15%,粒径范围为0.5～10μm,PB颗粒是交联的,同时含有接枝的PS,其内部结构由制备工艺决定。HIPS力学性能与其制备工艺、PB含量、PB分子结构、相区尺寸及内部结构密切相关。PS和PB嵌段共聚物(SBS)通常为热塑弹性体,由于PS段和PB段的不相容性而呈现微相分离的结构特征。SBS常用于与其它聚合物共混以增加后者的韧性。本工作研究了HIPS/SBS共混物的形态结构和力学性能。     

聚丙烯／氯化聚乙烯共混物的形态结构

用透射电子显微镜方法研究了聚丙烯（ｉＰＰ）和氯化聚乙烯（ＣＰＥ）共混物溶液浇铸膜的形态结构．共混物中ＣＰＥ含量≤７０％时不妨碍ｉＰＰ球晶两种结构（交叉结构和条状结构）区域的生成．在ＣＰＥ含量≥８０％时，分散相ｉＰＰ形成近乎直角（８０°）交叉的稀疏的片晶网络．在共混物的全组成范围内，ＣＰＥ结晶在ｉＰＰ片晶上附生生长，二者结晶Ｃ轴的交角为５０°     

弹性体型聚氨酯和聚碳酸酯共混物的形态结构

用ＤＳＣ、ＷＡＸＤ和ＳＡＸＳ研究了溶液共混的弹性体型聚氨酯（ＰＵ）／聚碳酸酯（ＰＣ）共混物的结构。结果表明，ＰＵ／ＰＣ为部分相容体系；共混过程中，溶剂ＤＭＦ的诱导作用使ＰＣ形成结晶，其长周期与ＰＵ硬段形成微相的长周期相近     

聚丙烯／聚烯烃弹性体共混体系的结构-性能关联

聚丙烯是目前应用最广泛的通用塑料之一。为了克服聚丙烯脆性大的弱点,人们发展了多种方法来增韧聚丙烯,其中聚丙烯和聚烯烃弹性体共混是常用的改性聚丙烯的方法。本文介绍了聚丙烯／聚烯烃弹性体共混物相容性的研究方法和较为普遍接受的增韧理论,并对近年来国内外聚烯烃弹性体增韧聚丙烯的研究进展做了介绍。     

iPP／aPP共混物溶液浇铸薄膜的形态结构研究

用透射电子显微镜和Ｘ射线衍射等方法研究了等规立构聚丙烯和无规立构聚丙烯共混物溶液浇铸膜的形态结构，结果表明，ａＰＰ的加入对ｉＰＰ的形态结构有很大的影响。     

结构明确聚烯烃接枝共聚物:合成、结构与性能

实现聚烯烃功能化是制备高性能聚烯烃材料、拓展聚烯烃应用的重要手段,几十年来得到了学术界及工业界的广泛关注。聚烯烃接枝共聚物作为一类重要的功能化聚烯烃,包含聚烯烃链段（PE、PP等）及功能化聚合物链段（PS、PMMA、PEG等）,因而在提高功能单元含量的同时能保持聚烯烃单元优异的结晶、加工性能。结构明确的聚烯烃接枝共聚物,具有结构参数可控、综合性能可调的特点,对于认识聚合物材料结构-性能关系、拓展聚烯烃应用范围具有重要的学术和实际意义。聚烯烃接枝共聚物的合成方法可以分为三种类型：“共聚接枝（graft-through）”、“引出接枝（graft-from）”、“偶联接枝（graft-onto）”。前两种合成方法往往涉及烯烃配位聚合与其他聚合方式的机理转化过程;其中,反应性聚合物中间体作为大分子引发剂、大分子RAFT试剂、大分子单体参与接枝反应,实现接枝共聚物的可控制备。第三种方法思路简单明确,即利用聚烯烃侧基反应性基团与其他聚合物反应性端基之间的高效偶联反应实现接枝共聚物制备。本文从合成、结构及性能三方面较为全面地综述了结构明确聚烯烃接枝共聚物的研究进展,着重讨论了新兴合成方法及相应接枝共聚物的潜在应用。     

SPATIAL HIERARCHY AND INTERFACIAL STRUCTURE IN INJECTIONMOLDED BARS OF POLYPROPYLENE-BASED BLENDS AND COMPOSITES

The hierarchical structure and interfacial morphology of injection-molded bars of polypropylene （PP） based blends and composites have been investigated in detail from the skin to the core. For preparation of injection-molded bars with high-level orientation and good interfacial adhesion, a dynamic packing injection molding technology was applied to exert oscillatory shear on the melts during solidification stage. Depending on incorporated component, interfacial adhesion and processing conditions, various oriented structure and morphology could be obtained. First, we will elucidate the epitaxial behavior between PP and high-density polyethylene occurring in practical molded processing. Then, the shear-induced transcrystalline structure will be the main focus for PP/fiber composites. At last, various oriented clay structures have been ascertained unambiguously in PP/organoclay nanocomposites along the thickness of molded bars.     

SUPER POLYOLEFIN BLENDS ACHIEVED VIA DYNAMIC PACKING INJECTION MOLDING:MORPHOLOGY AND PROPERTIES

As a long-term project aimed at developing super polyolefin blends, in this paper we summarize our work on themechanical reinforcement and phase morphology of polyolefin blends achieved by dynamic packing injection molding(DPIM). The main feature of this technology is that the specimen is forced to move repeatedly in the model by two pistonsthat move reversibly with the same frequency during cooling, which results in preferential orientation of the dispersed phaseas well as the matrix. The typical morphology of samples obtained via DPIM is a shear-induced morphology with a core inthe center, an oriented zone surrounding the core and a skin layer in the cross-section areas. Shear-induced phase dissolutionat a higher shear rate but phase separation at low shear rates is evident from AFM examination of LLDPE/PP (50/50) blends.The super polyolefin blends having high modulus (1.9-2.2 GPa), high tensile strength (100-120 MPa) and high impactstrength (6 times as that of pure HDPE) have been prepared by controlling the phase separation, molecular orientation andcrystal morphology.     

TIME-TEMPERATURE-MISCIBILITY AND MORPHOLOGY OF POLYOLEFIN BLENDS

Miscibility and crystallization have been studied for polypropylene-polyethylene and polyethylene-polyethyleneblends. In the case of the polypropylene blends the composition of interest is 20% polypropylene. At this composition thepolypropylene has been found to be soluble in linear low density polyethylene but insoluble in high, low and very lowdensity polyethylenes. The miscibility has been concluded from the crystallization kinetics and polarised optical microscopywith a hot stage. Polyethylene-polyethylene blends have been formed from polymers with similar average branching contentbut where they have different melting temperatures. Important consequences are to introduce long branches into apolyethylene that only has short branches, and to modify the morphology of a polyethylenes so that haze, gloss and strainhardening are improved. Polyethylene blends must be developed after careful consideration of the branch content anddistribution within each of the constituents. It is not sufficient to simply blend polyethylenes, with the desired range ofproperties, without regard to the miscibility of the blend composition.     

A METHOD TO QUANTIFY CRAZING DEFORMATION BY TENSILE TESTS FOR POLYSTYRENE/POLYOLEFIN ELASTOMER IMMISCIBLE BLENDS

A method to quantify crazing deformations by tensile tests for polystyrene （PS） and polyolefin elastomer （POE） blends was investigated. The toughness of PS/POE blends, reflected by the Charpy impact strength, increased with the content of POE. SEM micrographs showed the poor compatibility between PS and POE. In simple tensile tests, it is very easy to achieve the ratio of crazing deformation, i.e. K by measuring the size changes of samples. The K values decreased with increasing the content of POE, and the deformations of PS/POE blends were dominated by crazing. The plots of the change of volume （△V） against longitudinal variation （△I） showed a linear relationship, and the slope of lines decreased with the content of POE. Measuring samples at the tensile velocities of 5 mm/min, 50 mm/min, and 500 mm/min respectively, the K values kept unchanged for each PS/POE blends.     

聚烯烃／极性聚合物界面的分子状态

为了克服高分子共混物界面不易表征的缺点，提出用溶剂选择性溶解方法使界面暴露．结合Ｘ－射线光电子能谱（ＸＰＳ）表征手段，研究了官能化聚合物，接枝型共聚物及带有反应性基团的聚合物作为共混物增容剂时在界面区域的分子状态．实验结果表明，作增容剂时，官能化聚合物在界面区内采取最有利的分子构象，充分发挥增容作用；接枝型共聚物主链、侧链向相应本体聚合物内扩散；而带有反应性基团的聚合物与某个本体聚合物发生反应之前存在反应基团在界面富集的过程     

界面相互作用对尼龙6／聚乙烯共混物形态结构和流变行为的影响

利用扫描电子显微镜和动态力学分析仪研究了马来酸酐熔融接枝聚乙烯（ＰＥ－ｇ－ＭＡ）对尼龙６／聚乙烯（ＰＡ６／ＰＥ）共混物形态结构和动态力学行为的影响．结果表明，ＰＥ－ｇ－ＭＡ使ＰＡ６／ＰＥ共混物中ＰＡｅ的玻璃化转变峰向低温例偏移，这主要归因于ＰＥ－ｇ－ＭＡ改善了ＰＡ６和ＰＥ二者的相容性；但随着ＰＥ分散相中ＰＥ－ｇ－ＭＡ所占比重的增加，ＰＥ－ｇ－ＭＡ与ＰＡ６之间界面化学键合密度增大，使得ＰＡ６的玻璃化转变温度反而提高．同时，利用平行板流交仪研究了ＰＥ－ｇ－ＭＡ对ＰＡ６／ＰＥ共混物熔体流变行为的影响．ＰＥ－ｇ－ＭＡ使共混物熔体粘度和动态储能模量增大，这应归因于ＰＡ６／ＰＥ－ｇ－ＭＡ之间在熔融共混过程中的界面化学键合．     

β型聚丙烯注塑件的分层结构与力学性能

用X-射线衍射仪研究了不加和加成核剂形成不同晶型的三种聚丙烯注塑件的分层结晶结构,获得各层结晶度和β晶型含量(k_β)随皮芯距离的分布规律,测定了试件弯曲、拉伸和冲击性能。发现,纯等规聚丙烯试件主要含α晶型,皮层的结晶度和k_β低于芯层。加有α成核剂的试件仅含有α晶型,皮层的结晶度也低于芯层。加有β成核剂的试件主要含β晶型,皮层的结晶度和k_β值高于芯层。纯聚丙烯试件和β型为主的试件的分层结构中存在α晶和β晶间的转变。与α型聚丙烯相比,β型聚丙烯有较低的屈服强度,却有较高的抗张强度,显示很高的拉伸韧性和延展性,可明显提高室温以及玻璃化温度以下的低温抗冲击性能。     

在低频振动场中注塑成型iPP试样的结构与性能研究

利用自行研制的低频振动注塑成型装置进行等规聚丙烯(iPP)试样的结构与性能研究.实验中对常规注射和振动注射成型的试样力学性能和微观形态进行了对比实验.采用低频振动注塑成型工艺实现了IPP试样的自增强,在190℃下进行注射,强度由常规试样的41.3 MPa最大提高到振动试样的48.4 MPa(振幅PA=59.4 MPa,振频FR=0.7 Hz),强度提高了17.2%;SEM显示常规试样芯层结构主要由球晶构成,振动注射使球晶在流动方向上变形、取向,晶粒尺寸得到细化;DSC表明振动注射促进熔融峰向高温漂移,晶体结晶更加完善,结晶度最大提高了12.1%;WAXD显示低频大振幅振动注塑有利于γ晶型的生成,γ晶型有利于试样实现自增强.     

剪切作用下PA1010/PP共混物的形态与性能研究

通过动态保压注射成型方法制备了聚酰胺1010/聚丙烯(PA1010/PP)共混物,并研究了形态与性能的关系.力学性能测试结果表明在熔体冷却过程中施加剪切可以大大提高共混物的拉伸强度、拉伸模量和缺口冲击强度,当PP的质量分数为20%时,共混物的缺口冲击强度达到21.3kJ/m2,是静态样的3倍多,拉伸强度达到50.9MPa,是静态样的1.5倍.扫描电镜(SEM)结果表明在动态保压样的横断面可以观察到剪切诱导的形态,中间是芯层,围绕着芯层的是剪切层,最外面是皮层,相区尺寸显著减小、分散相分散更趋均匀,特别是PP的质量分数为20%时,相区尺寸从原来的约3.9μm降低到约1.4μm.动态保压样机械性能的提高归因于剪切作用下独特相形态的形成,分子链沿流动方向的取向是拉伸强度提高的主要原因,而剪切使分散相颗粒变小和剪切层中分子链的取向是冲击强度提高的主要原因.