超高分子量聚乙烯增强聚丙烯共混体系的力学性能、亚微相态和增韧机理的研究进展

综述了作者所在课题小组在超高分子量聚乙烯（UHMWPE）增韧增强聚丙烯（PP）共混体系研究领域中所取得的成果、研究进展及增韧增强机理。该成果将为提高通用型塑料PP的综合力学性能提出一种新的方法及机理,从而实现通用塑料高性能化和工程塑料化的目标。     

刚性粒子增韧聚合物机理研究

冲击力场中,在材料冲击面上的压强近乎无穷大,韧性来源于材料的局部位移。理论上能提高材料局部快速位移的手段都能提高材料的韧性。对于所有以颗粒形式增韧的体系,颗粒和基体之间形成弹性过渡区,从而实现“破裂—下楔—压缩—应力方向改变”是增韧的基本模式。     

聚硫橡胶对环氧胶粘剂的增韧作用研究

环氧树脂以其优良的粘接性、化学稳定性、工艺性等性能,在粘接、涂料、机械、电子、国防等领域有广泛的应用[1].环氧树脂改性及工艺研究的相关报道较多[2-9].环氧树脂固化后有脆性大的缺点,在一定程度上限制了环氧树脂的应用.采用液体橡胶增韧环氧胶是改善环氧胶脆性的有效途径.本文介绍了采用聚硫橡胶增韧环氧胶的方法,并且研究了增韧后环氧胶的力学性能.     

共晶基陶瓷复合材料的断裂韧性

应用细观力学方法研究了由具有随机尺寸和方位的棒体共晶体构成的共晶基陶瓷复合材料的断裂韧性.首先根据棒状共晶体的细观结构特性,考虑共晶体边界处的微观滑移确定共晶陶瓷复合材料的开裂应力,当外载荷达到开裂应力时,裂纹开始扩展.然后分析裂纹表面处的棒状共晶体桥联力使裂纹产生闭合效应,减小裂纹尖端的应力集中,建立棒状共晶体桥联增韧机制;再依据棒状共晶体拔出过程中摩擦力做功,建立棒状共晶体拔出增韧机制.最后在棒状共晶体的桥联与拔出增韧机制的基础上,得到了共晶基陶瓷复合材料断裂韧性的理论表达式.结果表明共晶基陶瓷复合材料的断裂韧性与棒状共晶体的长径比密切相关.     

复相陶瓷中颗粒桥联与相变协同增韧作用的力学分析

本文对复相陶瓷内延性金属颗粒和相变颗粒的协同增韧作用进行了力学分析，其中颗粒桥联效应还考虑了桥联颗粒与基体间工艺残余应力的影响，相变效应考虑了相变体膨胀和剪切塑性对增韧的共同贡献。数值计算结果与Ａｍａｚｉｇｏ－Ｂｕｄｉａｎｓｋｙ的结果及２Ｙ－ＴＺＰ／２０ＶＯＬ％Ｎｉ的实验结果作了比较。     

相变增韧陶瓷平面应变Ⅰ型定常扩展裂纹的渐近分析（Ⅰ）

采用Ｂｕｄｉａｎｓｋｙ等人提出的相变增韧陶瓷材料的体膨胀本构关系，利用渐近解法得到该材料平面应变Ⅰ型定常扩展裂纹尖端附近的应力、速率沿角度的分布情况，给出相变区高度和相变造成的韧性增值的计算公式。     

陶瓷增韧力学中的相变准则

本文对相变增韧陶瓷材料提出两个相变准则:(1)体膨胀—剪切应变能相变准则,(2)最大正应变相变准则,并导出Ⅰ型应力—应变场诱发相变的增韧表达式。由此得出的理论增韧值与目前已有的相变准则相比,大大接近实测值。特别是能量型准则,所得结果能覆盖以实验为基础的Chen准则的结果。     

PBT/POE-g-MAH/PP共混体系的相态结构与性能

采用马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE-g-MAH)与聚丙烯(PP)在双螺杆挤出机上进行熔融共混,制备了3种新型增韧改性剂.研究了增韧改性剂的种类及其用量对共混物的力学性能、相形态结构、熔融与结晶行为的影响.力学性能测试表明,POE-g-MAH与适量PP并用具有显著的协同增韧作用,当POE-g-MAH与PP的配比为70/30时,所得增韧改性剂(POEg2)具有最佳的增韧效果.当POEg2含量达到15%时,共混物的缺口冲击强度(Is)从纯PBT的7.5 kJ/m2提高到51.2 kJ/m2,与15%的纯POE-g-MAH弹性体增韧PBT具有相近的缺口冲击强度值.同时,共混物的拉伸强度(σb)损失最小.采用AFM和SEM观察发现,新型增韧改性剂作为分散相具有软壳-硬核结构.DSC测试表明,随增韧改性剂中PP含量增加到一定值时,壳-核结构中软壳层出现不完整现象,导致界面作用力减小,共混物的Is和σb都出现明显下降.     

聚碳酸1,2-丙二酯/聚琥珀酸丁二酯/邻苯二甲酸二烯丙酯共混体系的研究

采用熔融共混的方法制备了聚碳酸1,2-丙二酯(PPC)/聚琥珀酸丁二酯(PBS)共混物和PPC/PBS/DAOP(邻苯二甲酸二烯丙酯)增塑共混物,对共混物的相容性、热性能、结晶性和物理机械性能进行了初步研究.研究结果表明PPC/PBS共混物为不相容体系,PPC对PBS的结晶度影响很小;PBS的加入提高了共混物的起始热分解温度(Td-5%),当共混物中PBS含量从10%增加到90%时,共混物的Td-5%可分别增加15℃到59℃.DAOP对PPC/PBS共混物有增塑作用,当PPC/PBS/DAOP的比例从30/70/0变化到30/70/30时,共混物玻璃化转变温度(Tg)下降了36.9℃.与PPC/PBS共混物相比,组成优化的DAOP增塑共混物PPC/PBS/DAOP(PPC/PBS/DAOP=30/70/5)的断裂伸长率和断裂能最大可提高31倍和34倍,分别达到655.1%和3.4 J/mm2,因此引入DAOP尽管使共混材料的热稳定性有所下降,但拓宽了PPC/PBS共混材料的使用温度窗口.