硅酸铝- 硅灰石复合粉体材料的制备及其在聚丙烯中的应用

以硅灰石为原料,以硫酸铝和水玻璃为包覆剂,采用化学沉淀法,制备了一种纳米硅酸铝- 硅灰石复合粉体材料;用氨基硅烷对该材料进行表面改性后填充聚丙烯制备了聚丙烯复合材料。采用 SEM、BET氮吸附比表面积仪、粒度仪、白度仪、XRD、EDX、FTIR等测试方法对复合及表面改性粉体材料进行了表征,并探讨了氨基硅烷改性复合粉体的机制。结果表明：硅灰石表面均匀地包覆了一层纳米硅酸铝,白度由90.5提高到92.5,比表面积由1.41m2/g提高到4.78m2/g,晶粒平均尺寸为54 nm;填充 PP质量分数40%的改性复合粉体可以使纯PP的拉伸强度由17.81 MPa 提高到 21.97 MPa,弯曲强度由23.72 MPa 提高到39.20 MPa,热变形温度由65.7℃ 提高到94.3℃。     

三氧化二锑-硅灰石复合填料的制备及在聚丙烯中的填充性能

以硅灰石、三氧化二锑为主要原料,采用化学沉淀法在硅灰石表面包覆纳米三氧化二锑,制备一种无机复合型阻燃粉体材料,并用硅烷1113和硬脂酸对这种复合粉体进行表面改性后填充聚丙烯制备复合阻燃材料。采用扫描电镜、粒度仪、白度仪、X射线衍射等手段对改性粉体材料表面状况进行了表征,并检测了填充聚丙烯材料的力学性能、热学性能及垂直燃烧和水平燃烧阻燃性能。结果表明:硅灰石表面均匀的包覆了一层纳米三氧化二锑;其水平燃烧时间由90s降到30s,燃烧长度由75mm降到20mm,垂直燃烧时间由60s降到10s,由不具阻燃性升高到阻燃级别为V-2。     

硅灰石填充改性尼龙1212复合材料的制备

利用偶联剂对硅灰石表面进行处理,制备了硅灰石粉填充改性尼龙1212复合材料。研究了偶联剂用量和硅灰石含量对复合材料力学性能的影响,分析了硅灰石填充对复合材料热变形温度和热膨胀系数的影响。结果表明,加入质量分数1.0%的KH-550型硅烷偶联剂,当硅灰石的质量分数为40%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度较尼龙1212提高了11%和64%,冲击强度基本保持不变。同时,复合材料的热变形温度提高了93%,热膨胀系数有明显的降低,吸水率下降了55%,材料尺寸稳定性有明显提高。     

硅烷偶联剂对聚乳酸／硅灰石复合材料力学性能的影响

硅烷偶联剂KH550和KH570在乙醇溶剂中以酸水溶液为．催化剂进行水解后时硅灰石粉末进行湿法表面修饰改性。用称重法测定了粉体表面偶联包覆率,以此为指标确定了适宜的水解条件以及反应时间,对偶联效果进行了评价。用溶剂共沉淀法及热压工艺制备了聚乳酸／硅灰石（PDLLA／wollastonite）复合材料。经红外光谱（IR）分析,硅烷偶联剂与硅灰石表面发生化学键合,从而实现表面修饰改性。通过透射电镜（TEM）以及扫描电子显微镜（SEM）分析发现改性硅灰石粒子在有机相中的分散性和稳定性均得到了改善。对改性前后的复合物材料的力学性能进行了测试,结果表明,对硅灰石进行表面改性后,力学性能均得到一定提高,拉伸强度大约提高了5％,弯曲强度大约提高了10％。     

多单体接枝聚丙烯增容硅灰石/聚丙烯复合材料

以自制的苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯和马来酸酐三单体接枝改性聚丙烯(PP-SBM)为相容剂,采用熔融挤出的方法制备了硅灰石/聚丙烯(W/PP)复合材料。研究了相容剂和硅灰石用量对W/PP复合材料的力学性能及热变形温度的影响,并用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射表征了W/PP复合材料的微观结构。结果表明,当PP-SBM和硅灰石的质量分数均为30%时,复合材料力学性能最好,拉伸强度和冲击强度分别比纯PP提高了27.3%和4.4%,维卡软化点提高了14.4℃,PP-SBM增容效果比商品马来酸酐改性聚丙烯(PP-M)好;光学显微镜分析表明硅灰石在挤出混合过程中大量断裂,长径比大幅度降低;扫描电镜、X射线衍射表征说明加入PP-SBM可以明显提高硅灰石与聚丙烯的相容性。     

氢氧化镁的改性及其填充聚丙烯复合材料的燃烧性能和结晶行为的研究

研究了硅烷改性剂对氢氧化镁(MH)的表面改性和其填充聚丙烯(PP)复合材料的阻燃性能和结晶行为.用FTIR、XRD和SEM对改性前后MH的结构和形貌进行了分析.结果表明,硅烷处理剂包覆在MH粉体的表面,有效地降低MH粉体的表面能,提高了MH在干态下的分散性.DSC、POM和LOI对PP/MH复合材料的结晶行为和燃烧性能进行了研究.结果表明,未改性的MH对PP有异相成核作用,使结晶峰温度升高;而表面改性剂削弱了填料的异相成核作用.POM结果暗示了MH粒子在基体中的分散性对PP球晶的晶粒形貌和晶粒尺寸起着十分重要的作用.改性后的MH能进一步提高复合材料的LOI.     

聚丙烯/改性煤系高岭土复合材料的制备与性能

煤系高岭土经过硅烷偶联剂表面改性后,与聚丙烯(PP)树脂熔融共混制备出聚丙烯/改性煤系高岭土复合材料。通过X射线衍射、红外光谱、力学性能和扫描电镜分析,研究了改性煤系高岭土的填充量对复合材料力学性能的影响。结果表明,利用硅烷偶联剂可以实现煤系高岭土的表面改性。改性煤系高岭土填充量为3%时,复合材料具有最佳的冲击韧性。填充量为5%时,复合材料的断裂伸长率达到最大值。随着改性煤系高岭土填充量的增加,复合材料的弯曲强度和弯曲模量逐渐增大,填充量为10%时,二者比纯PP分别提高14.5%和27.5%。     

不同偶联剂改性PTW对PP/GF复合材料性能的影响

目的研究六钛酸钾晶须表面改性对聚丙烯复合材料的力学性能影响,以探索最佳表面改性手段。方法分别采用硅烷偶联剂KH550、KH570、正十二烷基三甲氧基硅烷,钛酸酯偶联剂NDE311、改性六钛酸钾晶须(PTW),然后将改性过的六钛酸钾晶须、玻璃纤维、聚丙烯通过熔融共混制得聚PP/GF/PTW复合材料。结果比较六钛酸钾晶须经不同偶联剂改性前后对聚丙烯/玻璃纤维复合材料性能的影响,发现改性过的六钛酸钾晶须可改善复合材料的力学性能。比较不同偶联剂改性六钛酸钾晶须对聚丙烯/玻璃纤维复合材料性能的影响,发现经KH550偶联剂处理后,与未改性相比,复合材料的弯曲性能提高了58.63%,拉伸性能提高了16.07%,冲击性能提高了63.1%。结论六钛酸钾晶须经KH550偶联剂处理后,复合材料的综合性能最好。     

EP含量对PP/PP-g-MAH/EP微孔发泡复合材料发泡行为及力学性能的影响

采用化学发泡法制备了聚丙烯/聚丙烯接枝马来酸酐/环氧树脂(PP/PP-g-MAH/EP)微孔复合发泡材料,研究了EP粉体含量对其发泡行为及力学性能的影响。结果表明,EP粉体在发泡过程中起异相成核作用,且与PP-g-MAH反应形成的交联网络结构提高了复合材料的熔体强度,从而显著改善了泡孔结构。随着EP含量增加,微孔发泡材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度都呈现先增大后减小的趋势。当EP含量为5%时,复合材料的泡孔尺寸最小,泡孔密度最大,泡孔分布最均匀,微孔发泡材料的冲击强度最大;当EP含量为1%时,拉伸强度、弯曲强度最大,发泡材料的综合力学性能最佳。     

甘蔗渣纤维增强聚丙烯复合材料的制备和力学性能

利用注射成型制备了甘蔗渣纤维增强聚丙烯复合材料, 分析了纤维质量分数、 注射成型条件以及添加物对复合材料力学性能的影响。结果表明, 随着纤维质量分数的增加, 材料的弯曲模量呈递增趋势。由于甘蔗渣纤维热降解的发生, 材料的力学性能随筒体温度的增加呈下降趋势。在模具温度90℃、 注射间隔时间30s、 不同的筒体温度185℃和165℃的成型条件下, 材料的弯曲性能和冲击强度分别呈现最大值。添加了马来酸酐改性聚丙烯后, 材料的弯曲强度和冲击强度得到了提高。      

Effect of pimelic acid on the crystallization, morphology and mechanical properties of polypropylene/wollastonite composites

The pimelic acid (PA) was used as a new surface modifier for wollastonite. The effects of PA treatment on the crystallization, morphology and mechanical properties of polypropylene/wollastonite composites were investigated. The Fourier transform infrared spectroscopy analysis revealed that the PA bonded to the wollastonite's surface and formed the calcium pimelate after reacting with the wollastonite. The results of wide angle X-ray diffraction, differential scanning calorimetry and polarized light microscopy proved that the PA treated wollastonite induced more β-crystalline form and decreased the spherulites sizes of polypropylene. The results of scanning electron microscopy showed that the PA treatment enhanced the interfacial adhesion between the filler and the matrix, indicating the improvement of the compatibility between polypropylene and wollastonite. The toughness of the composites was improved by the more ductile β-form spherulites. When 2.5 wt% of PA treated wollastonite was added, the Izod notched impact strength reached its maximum, a value of 17.33 kJ/m², which was 3.19 times greater than that of the blank polypropylene.     

毛白杨木粉/聚丙烯复合材料界面相容性的介电弛豫解析

为解析木塑复合材料的界面相容性机制,通过介电弛豫过程分析研究不同硅烷偶联剂添加量的毛白杨木粉/聚丙烯复合材料的温度谱及频率谱,并计算介电弛豫过程中的表观活化能和热力学量。结果表明:在添加硅烷偶联剂的毛白杨木粉/聚丙烯复合材料中能观察到基于木材细胞壁无定形区中伯醇羟基的回转取向运动的弛豫过程;弛豫强度随硅烷偶联剂添加量增大先减少而后缓慢增大;随偶联剂添加量的增大,弛豫时间分布峰呈先变宽、变低,然后再变尖、变高趋势;表观活化能、活化焓、活化自由能和活化熵随硅烷偶联剂添加量增加先增大后减小。表观活化能在硅烷偶联剂添加量(质量比)为2.0%时达到最大值(28.12kJ/mol),与未添加偶联剂的毛白杨木粉/聚丙烯复合材料的(13.86kJ/mol)相比增加2倍以上,活化焓在硅烷偶联剂添加量从0%时的12.09kJ/mol增大到2.0%时的26.35kJ/mol,增大了117.9%,说明弛豫过程中伯醇羟基回转取向运动需要克服的能垒增加,毛白杨木粉与聚丙烯塑料的相容性更好,结合更紧密,界面强度更强,性能更加稳定。     

SPTW 对聚丙烯复合材料力学性能的影响

目的研究六钛酸钾晶须添加量的不同对聚丙烯复合材料力学性能的影响。方法采用硅烷偶联剂KH550改性六钛酸钾晶须(SPTW),利用熔融共混法,将改性过的六钛酸钾晶须与聚丙烯(PP)、马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)熔融共混制得PP/PP-g-MAH/SPTW复合材料。结果比较不同含量的六钛酸钾晶须对复合材料力学性能的影响,发现添加适量改性过的六钛酸钾晶须可明显改善复合材料的力学性能。随着六钛酸钾含量的不断增加,其弯曲强度也增大,当SPTW的质量分数为12%时,弯曲强度提高了21.5%,随着含量的继续增加,弯曲强度开始下降;其拉伸强度和冲击强度都呈先增加后降低的趋势,在SPTW质量分数为8.3%左右时,其拉伸强度和冲击强度分别提高了19.7%和31.8%。结论在聚丙烯中添加经硅烷偶联剂KH550改性的SPTW,其质量分数为12%时,力学性能最佳。     

硅灰石填充β-聚丙烯基复合材料的增强增韧

为了获得高韧性硅灰石填充β-聚丙烯基（W/β-PP）复合材料,采用负载庚二酸钙的硅灰石（β-W）填充聚丙烯（PP）制备。研究了W/β-PP复合材料中β-W的β-成核作用,并对比了硅灰石和β-W填充PP基复合材料的力学性能。结果表明:硅灰石填充聚丙烯（W/PP）复合材料主要形成α-晶,而β-W对PP结晶具有强的β-成核作用;W/PP复合材料的缺口冲击强度低于β-聚丙烯（β-PP）,硅灰石与PP的β-晶之间存在协同增韧作用,导致W/β-PP复合材料的缺口冲击强度高于β-PP;随着β-W含量的增加,W/β-PP复合材料的缺口冲击强度先增大后减小,在其质量分数为5%时达到最大值;同时硅灰石的增强作用可以提高β-PP的刚性。      

The influence of sizing conditions on bending properties of continuous glass fiber reinforced polypropylene composites

In this study, the interphase construction by using binding agents was proposed in continuous glass fiber reinforced polypropylene composites. Two types of binding agents modified with maleic anhydride, i.e. low- and high-molecular-weight PP binders were employed. Amino silane coupling agent was also used for the sizing of the glass fibers. In the first step, the sizing conditions with non-binding, low- and high-molecular-weight PP binders were compared for bending properties. According to the near infra-red (NIR) analysis of the sized glass fibers, the glass fiber finished with the low-molecular-weight PP binders greatly indicated the existence of the amide bond between the PP binder and the silane coupling agent. This result implies that the matrix PP chain tends to entwine with the PP binder chain. As a consequence, low-molecular-weight PP binder specimens gave the highest bending strength. Furthermore, the concentration ratio of the low-molecular-weight PP binder was varied with three steps. Matrix PP modified with maleic anhydride was also used in order to investigate the effect of matrix modification on bending properties. The interphase structure formed by a binder agent and a silane coupling agent in the continuous glass fiber reinforced polypropylene composites was discussed in detail.     

表面改性对聚丙烯/纳米氢氧化镁复合材料性能的影响

研究了表面处理剂(钛酸酯和硅烷偶联剂)对聚丙烯/纳米氢氧化镁(MH)阻燃复合材料性能的影响。通过高压毛细管流变仪、LO I、力学测试、DSC和SEM对PP/纳米MH复合体系的结构与性能进行了研究。结果表明,所选偶联剂能有效地降低复合体系的表观黏度,改善体系的流动性。未改性的纳米MH对PP基体有异相成核作用;而表面改性剂能削弱填料对基体的异相成核作用。改性后的纳米MH粒子以独立形式均匀分散在基体中,PP与纳米MH界面的粘接力得到了加强,复合材料的拉伸性能和冲击强度有较大幅度的提高,阻燃性能也得到了改善。     

Wheat gluten composites reinforced with coconut fiber

Coconut fiber-reinforced wheat gluten (WG) biocomposites were fabricated. The coconut fibers (CCFs) were chemically modified by either sodium hydroxide or silane treatment, as well as following the alkali surface treatment with a silane treatment. (3-triethoxysilylpropyl)-t-butylcarbamate (carbamate silane), which is a masked isocyanate functional silane, was used for the first time to improve interfacial adhesion between WG and natural fibers. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and gas chromatography/mass spectroscopy (GC/MS) analyses were employed to prove the presence of the silane on silane-treated coconut fiber (SCCF) and alkali-followed by silane-treated fiber (ASCCF). It was found that ASCCF has more silane content on the fiber surface than SCCF. The mechanical properties of composites with 15 mass% fiber loading were assessed by three-point bending tests. Moreover, scanning electron microscopy (SEM) was used to investigate fracture surface characteristics of composites. The WG/ASCCF composite provided an 80% increase in strength, and showed superior fiber–matrix interfacial adhesion.