橡胶粒子对微发泡聚丙烯复合材料发泡行为与力学性能的影响

利用型腔体积可控注塑发泡装置制备微发泡聚丙烯(PP)/粉末橡胶复合材料,通过橡胶粒子的分散性以及复合材料的结晶行为,研究不同橡胶粒子对聚丙烯复合材料发泡行为和力学性能的影响。结果表明:橡胶粒子的加入使微发泡聚丙烯材料的泡孔分布细密而均匀,微发泡聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/粉末丁腈胶(PP/PP-MAH/NBR)复合材料的发泡质量较理想,其泡孔密度和尺寸分别为7.64×106个/cm3,29.78μm;综合泡孔结构和力学性能,微发泡聚丙烯/聚丙烯接枝马来酸酐/粉末羧端基丁腈胶(PP/PP-MAH/CNBR)复合材料的力学性能最优,与纯PP比较其冲击强度提升了2.2倍,拉伸强度仅仅降低了26%,是理想的微发泡复合材料。     

纤维对微发泡聚丙烯复合材料发泡行为的影响

采用化学发泡法注塑成型工艺制备了微发泡聚丙烯(PP)/纤维复合材料,通过流变理论和纤维与树脂的界面行为,研究了玻璃纤维(GF)、芳纶纤维(AF)和碳纤维(CF)对微发泡聚丙烯复合材料发泡行为的影响。结果表明,纤维的加入可以有效改善微发泡PP材料的泡孔结构,改善效果CFGFAF,这归因于纤维的成核能力和PP/纤维复合材料流变性能的综合作用;比表面积越大、长度越短和分散性越好的纤维可以提供更多的成核点位置,从而可以获得具有较小泡孔尺寸和较大泡孔密度的微发泡材料。     

聚丙烯/β-环糊精复合材料发泡性能及力学性能的研究

以β-环糊精(BC)为成核剂,通过微孔注塑发泡工艺制备了发泡聚丙烯(PP)复合材料。采用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)等技术,研究了不同含量BC (0.25%～7%,质量分数,下同)对发泡聚丙烯复合材料发泡性能及力学性能的影响。结果表明:随着BC的加入,PP的发泡性能得到明显改善。添加7%的BC可以得到理想的泡孔形貌,泡孔直径为27.17μm,密度达1.23×10~7cell/cm~3。BC的加入使PP的结晶温度、结晶速率、粘度均有明显改善,有利于PP在更高温度下结晶并防止泡孔坍塌和并泡。与发泡聚丙烯材料相比,发泡PP/BC复合材料的拉伸、弯曲、冲击强度分别提高了21.2%、7%、12%。     

聚丙烯/纳米二氧化钛复合材料的超临界流体微孔发泡

以聚丙烯(PP)/nano-TiO2复合材料为研究对象,采用快速降压超临界微孔发泡技术,制备了泡孔密度、泡孔直径分别为2.8×107cell/cm3~3.15×109cell/cm3,46.36μm~6.08μm的PP/nano-TiO2微孔复合材料。研究了复合材料中nano-TiO2的质量分数、饱和压力及发泡温度对PP/nano-TiO2复合材料发泡行为的影响,通过扫描电镜(SEM)对微孔形貌进行表征。结果表明,加入nano-TiO2可以改善PP的发泡性能,并得到泡孔分布均匀的闭孔发泡材料;随复合材料中nano-TiO2质量分数由1%提高到5%,泡孔密度增加,泡孔直径减小。对于nano-TiO2质量分数为3%的PP/nano-TiO2复合材料,随着饱和压力的增加,泡孔直径和泡孔密度都增加;随着发泡温度的升高,泡孔密度减小,泡孔直径变大。     

EPDM对VMQ硅橡胶泡沫发泡行为及力学性能的影响

本工作采用超临界二氧化碳(scCO₂)发泡技术制备甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)/三元乙丙橡胶(EPDM)复合发泡材料，探讨了预硫化时间、EPDM含量以及饱和温度对泡孔形貌的影响。力学性能测试结果表明硅橡胶泡孔结构和EPDM含量对复合材料力学性能有较大影响。当预硫化时间为8 min时，其交联密度为2.7×10^-5mol·cm^-3,可得到较好发泡性能和较宽发泡窗口。在60℃饱和温度、10 MPa饱和压力下发泡的VMQ-0.5EPDM(每100份硅橡胶中加入0.5份EPDM)密度可以达到0.2 g/cm³(发泡倍率为5.7倍);同时，参考VMQ-0EPDM,VMQ-0.5EPDM的比压缩强度从1.88 MPa·cm³/g增加到2.51 MPa·cm³/g,提升33%。     

PP/PP-g-MAH/MMT纳米复合材料微孔发泡的研究

通过熔融共混法制备聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/蒙脱土(PP/PP-g-MAH/MMT)纳米复合材料母粒。利用"二次开模"法注塑成型制得PP/PP-g-MAH/MMT纳米复合微孔发泡材料。研究了MMT和PP-g-MAH的用量对纳米复合微孔发泡材料发泡质量的影响。结果表明:5%的MMT和6%的PP-g-MAH有较好的协同效应,微孔发泡材料发泡倍率最大,泡孔平均直径最小,泡孔密度较大,泡孔尺寸分布范围较窄。     

微发泡聚丙烯/晶须复合材料的发泡行为与力学性能

将改性的MgSO4和CaCO3晶须加入聚丙烯中,在二次开模条件下制备微发泡聚丙烯(PP)/晶须复合材料,通过晶须在基体中的分散性、泡孔直径大小分布和泡孔密度,分析了不同晶须对材料的发泡行为与力学性能的影响.结果表明,晶须具有一定成核效应,CaCO3晶须的泡孔尺寸25.27μm左右,填充增强效果差;MgSO4晶须的泡孔尺...     

三相存在下聚丙烯/纤维复合发泡材料的力学性能

采用密炼方式分别制备碳纤维(CF)、玻璃纤维(GF)、芳纶纤维(AF)增强聚丙烯(PP)母粒,通过注塑成型制备相应的聚丙烯/纤维复合发泡材料,研究了3种纤维对微发泡聚丙烯/纤维复合发泡材料力学性能的影响。结果表明,PP/CF复合发泡材料的综合性能提高的幅度最大,其中拉伸、压缩、弯曲强度分别提高了100.9%,80.4%,126.5%;PP/AF复合发泡材料的韧性最好,相对于纯PP提高了151.2%;并且,PP/CF复合发泡材料的泡孔参数最好,泡孔尺寸为28.97μm,泡孔密度为8.58×106cm~(-3),泡孔尺寸分布达到9.22μm。     

辐射改性聚丙烯/纳米伊蒙土共混材料的超临界二氧化碳发泡性能研究

用聚丙烯(PP)与纳米伊蒙土(ISIC)熔融共混制备片材,采用γ射线辐照PP/ISIC共混片材,并利用超临界二氧化碳(scCO_2)发泡技术对其进行发泡。研究了吸收剂量、ISIC添加量和发泡温度对泡孔结构的影响。结果表明,吸收剂量为30kGy时,PP/ISIC样品泡沫具有较好的泡孔结构,且随着ISIC含量增加,发泡材料孔径减小,孔密度增大。加入3%(wt,质量分数)的ISIC后,发泡样品的平均孔径从57μm减少到25μm,泡孔密度从1.3×10~7个/cm~3提高至1.1×10~8个/cm~3。经过共混和辐照处理的PP发泡温度窗口变宽。     

化学发泡剂含量对秸秆纤维/聚丙烯复合材料性能的影响机理

目的 揭示发泡剂含量对微发泡注塑成型秸秆纤维/聚丙烯复合材料(SF/PP)密度及力学性能的影响规律,提供制备低密度高性能SF/PP材料的发泡剂用量工艺参考。方法 以偶氮二甲酰胺(AC)为化学发泡剂,制备了注塑发泡SF/PP,利用扫描电子显微镜、电子万能实验机和红外光谱测试等手段,分析了不同发泡剂含量下SF/PP的拉伸、弯曲、冲击性能、泡孔微观形貌和分布以及复合材料红外光谱图,通过实验对比分析了不同发泡剂含量下材料性能的变化规律。结果 当AC含量增加时,微发泡SF/PP的密度先降低后升高,冲击强度则先升高后降低,拉伸和弯曲强度为逐渐降低。当AC的质量分数为4%时,微发泡SF/PP的综合性能最佳,泡孔结构最好;微发泡(SF/PP)红外光谱图结果显示,在3420cm^-1处的—OH伸缩振动峰强度高于未发泡复合材料的,这表明秸秆纤维表面极性增大,秸秆纤维与树脂之间的结合性变差,导致微发泡SF/PP的拉伸强度低于未发泡材料的。结论 适当增加AC含量可使复合材料获得微小、致密的泡孔微观结构,降低材料密度,提升产品的力学性能;但当AC含量过多时,泡孔坍塌会使泡孔直径增大、泡孔结构...     

功能化石墨烯-SiO2协同增强增韧聚丙烯复合材料的制备与性能

先采用溶胶-凝胶法制备了氧化石墨烯（GO）-SiO₂杂化材料,再与聚丙烯（PP）进行熔融共混制备了GO-SiO₂/PP复合材料。分别采用FTIR、XRD、XPS、DSC、SEM、动态热机械分析（DMA）、拉伸及冲击等测试手段对填料及GO-SiO₂/PP复合材料的结构与性能进行了表征。FTIR和XPS分析表明,GO已经成功获得功能化。力学性能测试结果证实,GO-SiO₂对PP基体具有良好的强韧化协同改性作用,且优于SiO₂/PP及GO/PP复合材料体系。固定GO-SiO₂中GO与SiO₂的质量比为1∶1,当填料GO-SiO₂的质量分数为0.1wt%时,GO-SiO₂/PP复合材料的拉伸强度和冲击强度分别为38.9 MPa和7.6 kJ/m²,与纯PP基体相比分别提高了29.4%和66.3%。DSC测试表明,GO-SiO₂/PP复合材料中PP的熔融温度和结晶温度分别为167.4℃和111.7℃,与纯PP相比分别提高了4.7℃和5.2℃。DMA测试表明,GO-SiO₂的加入使GO-SiO₂/PP复合材料的储能模量增大,损耗模量峰向更高温度移动。SEM观察表明,当加入少量的GO-SiO₂时,填料能均匀的分散在基体中,但GO-SiO₂过多时,则容易形成团聚。     

Study of microcellular injection-molded polypropylene/waste ground rubber tire powder blend

Microcellular polypropylene/waste ground rubber tire powder blend processing was performed on an injection-molding machine with a chemical foaming agent. The molded samples produced based on the design of experiments (DOE) matrices were subjected to tensile testing and scanning electron microscope (SEM) analyses. Molding conditions and waste ground rubber tire (WGRT) powder have been found to have profound effects on the cell structures and mechanical properties of polypropylene (PP) and waste ground rubber tire powder composite samples. The result shows that microcellular PP/WGRT blend samples exhibit smaller cell size and higher cell density compare with polypropylene resin. Among the molding parameters studied, chemical foaming agent weight percentage has the most significant effect on cell size, cell density, and tensile strength. The results also suggest that tensile strength of microcellular PP/WGRT composites is sensitive to weight reduction, and skin thickness.     

纳米蒙脱土对木粉/聚丙烯复合材料发泡性能的影响

采用高压釜间歇式发泡法,结合超临界CO₂微孔发泡技术制备了发泡木粉-纳米蒙脱土(NMMT)/聚丙烯(PP)复合材料。通过对复合材料的结晶行为、流变性能、泡孔形貌及压缩性能进行分析,主要研究了NMMT对其微孔结构及力学性能的改善作用。结果表明:NMMT的引入使木粉/PP复合材料中PP基体的结晶速率加快,结晶度减小,有利于发泡均相体系的形成和泡孔生长;PP分子链的运动受到NMMT片层的抑制作用,导致木粉/PP复合材料的熔体弹性提高,泡孔合并与塌陷的现象减少,发泡材料的平均泡孔直径从30.4 μm降低至20.3 μm,并且泡孔尺寸的均匀性得到明显改善,压缩强度和模量分别提高了187%和223%。      

SiO2-聚合物杂化微球改性聚丙烯的非等温结晶动力学

将原位乳液聚合制得的SiO₂-聚合物杂化微球与聚丙烯熔融共混制备了SiO₂/聚丙烯(SiO₂/PP)复合材料, 利用差示扫描量热法(DSC)研究了SiO₂/PP复合材料的非等温结晶动力学行为。结果表明, SiO₂-聚合物杂化微球具有明显的异相成核效应, 提高了PP的结晶温度和结晶速率, 同时降低了PP的结晶度, 提高了PP的结晶活化能。运用Mo法处理纯PP和SiO₂/PP复合材料的非等温结晶动力学, 结果显示SiO₂-聚合物杂化粒子降低了聚丙烯在单位结晶时间内达到一定结晶度时所需的降温速率。     

高熔体强度聚丙烯的挤出发泡行为

研究了高熔体强度聚丙烯为发泡树脂的挤出发泡行为,分别采用聚合物流变工作站、偏光显微镜、扫描电镜等考察了挤出配方和工艺对发泡体系流变性能及发泡性能的影响。研究发现,高熔体聚丙烯的熔体黏度随发泡剂用量、螺杆温度、螺杆转速的提高而降低,聚丙烯发泡制品的泡孔形态、泡孔密度和尺寸在螺杆温度为(185±3)℃,模头温度为(153±1)℃,螺杆转速为(19±2)r/min,自制发泡剂体系用量为4%时最佳,泡孔尺寸均匀且泡孔密度可以达到每立方厘米2.65×1013个以上,此时发泡倍率为9.6倍。     

原位一步合成CuAl-LDHs-聚磷酸铵及其在聚丙烯阻燃中的应用

采用原位一步法合成铜铝类水滑石（CuAl-LDHs）,通过控制铝酸钠/聚磷酸铵（NaAlO₂/APP）的质量比（0.82~3.28）合成CuAl-LDHs-APP。采用XRD、FTIR、SEM和TG对所制备的CuAl-LDHs及CuAl-LDHs-APP进行表征。采用极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）测试、弯曲及拉伸试验等考察了CuAl-LDHs/聚丙烯（PP）及CuAl-LDHs-APP/PP复合材料的阻燃性能及力学性能。SEM 观察表明:LDHs结构为片状,随着NaAlO₂与APP质量比的减小,CuAl-LDHs-APP颗粒粒径相应减小,当NaAlO₂与APP的质量比为0.82时,CuAl-LDHs-APP颗粒粒径达到20 nm左右,比表面积为183.5 m2/g。TG分析表明:CuAl-LDHs-APP在高温下有较好的热稳定性。当PP中加入质量分数为20%的CuAl-LDHs及CuAl-LDHs-APP时,LDHs/PP复合材料表面形成炭层;当NaAlO₂与APP质量比不大于1.64时,CuAl-LDHs-APP的添加可抑制PP燃烧时产生的熔滴现象;与CuAl-LDHs/PP复合材料相比,CuAl-LDHs-APP/PP复合材料具有更好的阻燃性能和力学性能;与PP材料相比,CuAl-LDHs-APP/PP复合材料的弯曲强度和拉伸强度等力学性能的下降也不明显。      

碳纤维复合材料在超临界正丁醇中降解的反应动力学

采用超临界正丁醇在KOH作用下从碳纤维/环氧树脂（CF/EP）复合材料中回收高性能CF。分析了反应温度和反应时间对CF/EP复合材料中EP降解率的影响,研究了回收CF增强聚丙烯（PP）复合材料的力学性能;分析了降解液相产物组分,研究了EP固化体系在超临界正丁醇中的催化降解历程,建立了降解动力学模型,通过解算动力学参数建立了催化降解动力学方程。结果表明:反应温度和反应时间与EP的降解率呈明显的正相关性;与原CF增强PP复合材料相比,回收CF增强PP复合材料的拉伸强度下降9.2%,弯曲强度下降20.9%,弯曲模量下降10.9%,冲击强度下降7.4%;CF/EP复合材料降解反应主要为EP固化体系分子链段中C—C、—O— 等线性链段的断裂以及交联部位C—N的断裂;CF/EP复合材料催化降解的反应级数为2,反应活化能为165.2 kJ·mol-1,指前因子为3.62×1013 min-1,建立的动力学方程可解决反应温度和反应时间不可预估的问题。      

PP/EPDM反应挤出共混制备高熔体黏度PP的研究

采用反应型双螺杆挤出机,用过氧化物(BPO)为交联剂、不饱和烯烃为交联助剂,对PP/EPDM体系进行反应增容,一步实现聚丙烯(PP)与少量EPDM的共混、接枝与交联,制备出了具有高熔体黏度的发泡用聚丙烯.对改性材料熔体流动性能、力学性能和发泡性能研究结果表明:当交联剂、交联助剂的质量比约为0.78 :1时,可以获得最佳的改性效果,改性后体系的熔体流动速率(MFR)下降92.9%;改性PP的多项力学性能都有显著改善,其中拉伸强度提高12.9%,缺口冲击强度提高93%;改性使材料的发泡性能得到显著提高,采用反应共混改性PP可获得泡孔大小约100μm,泡沫密度在0.44g/cm3左右,且分布均匀,闭孔率高的发泡材料.