超高分子量聚乙烯复合材料的流变行为

聚合填充法制备的UHMWPE/Kaolin复合材料具有特殊的流变行为。一般情况下填料的加入使聚合物熔体粘度,动态模量升高。与此相反,由填充复合法制备的UHWMPE/Kaolin复合材料的表观粘度、复数粘度、动态模量均随Kaolin填充量呈下降趋势,其加工性得到改善。文中对此现象的实验结果进行了报道,并探讨了流变行为与聚合填充法赋予复合材料的独特结构的关系。      

石墨烯纳米片填充HDPE/PEG相变复合材料的动态流变行为

通过溶液共混法制备了不同配比的石墨烯纳米片填充高密度聚乙烯/聚乙二醇(HDPE/PEG)相变复合材料,采用旋转流变仪表征了相变复合材料的动态流变性能,研究发现少量石墨烯纳米片加入有助于改善HDPE/PEG共混物的相容性。采用差示扫描量热法研究了复合材料的非等温结晶行为,结果表明在较高温区(处于HDPE结晶温度范围)石墨烯纳米片可以促进复合相变材料中HDPE的结晶;而在较低温区(处于PEG结晶温度范围)复合材料中的PEG因受空间限制(此时HDPE呈固态),其结晶过程受到抑制。     

聚丁二酸丁二酯/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/纳米高岭土熔融共混力学性能、流变及降解行为研究

用熔融共混挤出法制备的聚丁二酸丁二酯(PBS)/聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)[poly(3HB-co-4HB)]/纳米高岭土(nano Kaolin)复合降解材料;利用万能拉力机、旋转流变仪和SEM对其力学性能、流变行为、微观结构及降解性能进行研究。结果表明,PBS/poly(3HB-co-4HB)/nano Kaolin(100/10/8)复合降解材料的缺口冲击强度、断裂伸长率达到最大,此后随着nano Kaolin质量百分比增加,而呈下降趋势;在室外自然条件下,经过土埋一段时间后的降解实验,PBS/poly(3HB-co-4HB)/nano Kaolin(100/10/12)复合材料发生了明显的降解,复合降解材料的失重率也已经降到64%左右,说明材料的降解性能较好;纳米复合降解材料熔融剪切储能模量(G′),剪切损耗模量(G″)随着频率的增大呈单增趋势。     

乙烯醋酸乙烯共聚物对碳黑填充高密度聚乙烯共混体系的增韧作用

在碳黑(CB)填充高密度聚乙烯(HDPE)体系中加入乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)以增加体系的相容性,使碳黑与HDPE形成三维网络结构,改善碳黑在HDPE中的分散,提高共混体系的韧性;且通过改变EVA、碳黑、HDPE三者比例,可以达到设计材料力学性能的目的.研究发现由于EVA的加入,使体系的流变行为发生了较大变化,在低频区出现弹性模量"第二平台",体系弹性模量、损耗模量和粘度都有显著提高,损耗因子减小.     

正应力支配下混合顺序对PA6/HDPE/CNTs体系结构及性能的影响EI北大核心CSCD

利用自行研制的叶片式混炼装置,实现了正应力支配下聚合物复合体系的熔融共混。实验研究了混合顺序以及混合时间对高密度聚乙烯(HDPE)/尼龙6(PA6)/碳纳米管(CNTs)共混物的微观结构、流变特性、热性能及宏观力学性能的影响。结果表明:正应力支配作用能在短混合时间内实现PA6粒子和CNTs的均匀分散,分散效率高;相比于将HDPE,PA6,CNTs三者同时共混或者是先将PA6与CNTs混炼制成母料,再与HDPE共混这两种混合顺序,先将HDPE与CNTs混炼制成母料,再与PA6共混制得的共混物中分散相PA6粒径最小,分散更均匀,共混物的热性能以及力学性能更好。     

磷酸单酯偶联剂改性羟基磷灰石/高密度聚乙烯复合人工骨材料的制备和性能

采用磷酸单酯偶联剂对羟基磷灰石( HA) 进行表面改性处理, 通过熔融共混复合等工艺制备了改性HA/ 高密度聚乙烯( HDPE) 复合人工骨材料。用IR、TGA 和燃烧实验对复合材料的结构和组成进行了表征, 并对复合材料的流变性能、热稳定性、力学性能进行了初步研究。结果表明,所制备的改性HA/ HDPE 复合材料比未改性HA/ HDPE 具有更好的流变性能和机械力学性能, 组成均一, 具有良好的热稳定性, 通过控制复合材料中改性HA 及HDPE 配比, 可制备出机械力学性能优良的复合人工骨材料, 在生物医学材料研究中具有重要意义。      

MMT-PVAc/PA6/HDPE共混物中MMT纳米粒子对HDPE结晶性能的影响

采用γ-射线辐照法制备了聚醋酸乙烯酯(PVAc)及聚醋酸乙烯酯／蒙脱土(MMT)纳米复合材料。用熔融共混法制备了PVAc／PA6／HDPE与MMT—PVAc／PA6／HDPE共混物，通过DSC法研究了共混物中HDPE的非等温结晶行为，考察了MMT的存在对HDPE结晶行为的影响。结果表明，体系中MMT的存在有助于提高HDPE的结晶速率与晶体的完整性，单住时间内要达到不同的指定结晶度，所需的降温速率的变化幅度较小。     

聚乙烯高温熔体对超高分子量聚乙烯粒子的扩散及混溶效果

在反应釜内确保聚合物不发生降解和氧化的条件下,对超高分子量聚乙烯/高密度聚乙烯(UHMWPE/HDPE)共混物进行较长时间的高温熔融,并与溶液共混物进行比较,分析不同共混物的相形态和熔体流变行为。扫描电镜结果表明,常规熔融共混物在高温熔融过程中,HDPE分子链对UHMWPE粒子的扩散作用大幅增强,粒子数量和两相的差别明显减少,相形态明显与溶液共混物趋于接近。低频下的动态流变结果表明,高温熔融共混物的黏度明显提高,并类似于溶液混合物,随UHMWPE含量增加出现加速上升的趋势;同时高温熔融共混物的损耗角正切值明显减小,并在UHMWPE含量达一定值出现类似于溶液混合物的平台区。说明HDPE高温熔体可以对高度自缠结的UHMWPE颗粒起到溶胀甚至部分溶解的效果。     

高密度聚乙烯共混体系的动态流变行为

通过对两种不同相对分子质量高密度聚乙烯的共混体系动态流变行为研究,探寻了共混物的动态流变行为随组分含量、温度、频率的变化规律,并通过共混物流变行为讨论了相形态变化特征。研究结果表明,由于HDPE的多分散性,共混体系的流变行为偏离经典的线性粘弹性理论模型,而且由于相对分子质量的不同,HDPE6098的动态模量和复数黏度均远大于HDPE2911,共混体系则处于两纯样之间,呈现递变趋势。随着频率ω的增加,纯HDPE及其共混物熔体的复数黏度η*均呈下降趋势,表现出典型的假塑性流体的流动特征。两种HDPE的共混体系在不同温度的熔体均为均相结构。     

碳基纳米填料填充聚丙烯纳米复合材料的制备与流变特性

采用熔融共混法分别制备了多壁碳纳米管(MWCNT)、炭黑(CB)、石墨微片(GNP)填充聚丙烯(PP)纳米复合材料。采用毛细管流变仪和旋转流变仪对所制备的复合材料的黏度尺度效应和动态流变特性进行了实验研究。研究发现,填充材料的形态和含量都会对黏度的尺度效应和粘弹性产生影响。各填充体系的剪切黏度都会随着粒子质量分数的增加而增大,不同直径口模下的剪切黏度偏差值有逐渐减小的趋势,炭黑填充体系具有明显的黏度尺度效应。填充体系的储能模量和损耗模量均随着粒子质量分数的增加而增大。     

两类高岭土填充UHMWPE基复合材料及其摩擦磨损特性

分别用釜内聚合和机械熔融混合方法制备高岭土填充UHMWPE基复合材料,对其热性能,结晶性、聚集态结构和与45钢对摩的滑动摩擦磨损性能进行了实验研究,并分析了复合材料的摩擦磨损特性与其结构之间的联系。结果表明,釜内聚合法制备的复合材料具有比较好的性能,良好的性能源于高度分散的高岭土颗粒的增强作用和较高的界面结合强度,也与UHMWPE的结晶形态有关。     

高岭土增强增韧聚乙烯的研究

采用硅烷类偶联剂 (KH5 70 )和大分子偶联剂来改善高岭土 HDPE的界面粘结 ,以达到增强增韧HDPE的作用。研究结果表明 ,用KH5 70改性的高岭土粒子 (<5 % ,w)填充HDPE ,可起到一定的增韧增强作用 ,其中KH5 70的最佳含量为 2 % (w)。用大分子偶联剂改性的高岭土粒子 (2 0 % ,w)填充HDPE ,可以获得比KH5 70更好的增韧增强效果 ,其中大分子偶联剂的最佳含量为 1 % (w)     

微细颗粒对复合材料熔体表观粘度的影响

以微米或亚微米级颗粒做为复合材料的增强体可减小因大颗粒造成的应力集中等缺陷,从而有望提高复合材料的机械性能。利用高能超声制备了不同粒径(最小达0.5微米)Al₂O₃颗粒增强的锌基复合材料。通过比较半固态加压除气的试样在重熔前后的高度变化,建立了增强颗粒粒径与复合材料熔体表观粘度间的关系。结果表明,熔体表观粘度的增大并非界面反应物作用的结果,而颗粒细化所导致的粘滞力增加是复合材料熔体表观粘度增大的主要原因,随之引入的气体是另一个原因。      

无机组合粒子/聚丙烯复合材料的制备与协同效应

提出了利用无机组合粒子的协同效应增强增韧聚丙烯的新思路。硅灰石(W)、滑石(T)、重晶石(B)、碳酸钙(C)、石英(Q)与纳米氧化铝(N)等无机粒子经组合、超细并表面处理制得无机组合粒子(CIPs)；CIPs与聚丙烯(PP)混合、挤出并注射成型制备CIPs／PP复合材料标准试件，并按相应国标检测材料性能。结果表明，无机组合粒子填充PP材料的综合性能明显高于相应单一粒子填充的PP材料；纳米氧化铝的添加降低了熔体粘度，改善了填充体系的流变性能，实现了聚丙烯塑料的同时增强增韧。     

Mechanical and Antibacterial Properties of Injection Molded Polypropylene/TiO2 Nano-Composites:Effects of Surface Modification

Polypropylene (PP)/titanium dioxide (TiO2) nano-composites were prepared by melt compounding with a twin screw extruder. Nanoparticles were modified prior to melt mixing with maleic anhydride grafted styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS-g-MA) and silane. The composites were injection molded and mechanical tests were applied to obtain tensile strength, elastic modulus and impact strength. Antibacterial efficiency test was applied on the injection molded composite plaques by viable cell counting technique. The results showed that the composites including SEBS-g-MA and silane coated TiO2 gave better mechanical properties than the composites without SEBS-g-MA. Antibacterial efficiency of the composites varied according to the dispersion and the concentration of the particles and it was observed that composites at low content of TiO2 showed higher antibacterial property due to the better photocatalytic activity of the particles during UV exposure.     

PEN短纤维增强PTT复合材料的流变性能及力学性能

研究了聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)/聚对萘二甲酸乙二酯(PEN)短纤维复合材料的流变行为和力学性能,讨论了复合材料的组成、剪切应力和剪切速率及温度对熔体流变行为、熔体黏度的影响,以及不同配比复合材料的力学性能。结果表明,PTT/PEN短纤维复合材料熔体为假塑性流体,熔体表观黏度随着温度升高而下降,且熔体黏度随着PEN短纤维含量增加而不断上升。随PEN短纤维加入量的增加,复合材料的拉伸强度、断裂强度、弹性模量均明显提高,无缺口冲击强度略有提高,说明PEN短纤维的加入对PTT起到了明显的增强作用而不降低材料的韧性。     

麦秸纤维增强聚丙烯复合材料的熔融流变性

用挤塑模压的方法制备麦秸纤维增强聚丙烯复合材料, 研究了麦秸纤维添加量、尺寸及马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP) 添加量、温度对麦秸纤维增强聚丙烯复合材料熔融流变性的影响。麦秸纤维添加量从10 wt%增加至30 wt%时, 复合材料的熔融黏度增加。马来酸酐接枝聚丙烯的加入提高了体系的流动性, 熔融黏度降低。麦秸纤维以长纤维和纤维束作为增强材料时, 复合材料的熔融黏度降低, 以细小纤维作为增强材料时, 复合材料的熔融黏度增加。温度由170 ℃升高至190 ℃, 剪切速率由0. 01 s -1增加至0. 1 s -1 时, 麦秸纤维增强聚丙烯复合材料的黏度降低。      

长支化聚丙烯／木粉复合材料的制备和结构性能分析

采用原位反应复合的方法研究制备了长支化聚丙烯(LCBPP)/木粉(WF)复合材料。FT-IR结果表明,单体季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)被接枝到了PP骨架上。多种流变实验测试结果(黏度曲线,储能模量)证实了长支化聚丙烯的存在。复合材料性能测试表明,长支化反应提高了木塑材料的冲击强度和拉伸强度,最大幅度分别达到29.44%和27.75%。其原因在于LCBPP与木粉颗粒的相容性较好,这由SEM照片得到了证实。     

搅拌法制备漂珠增强铝基复合材料的熔体分层与控制

采用液态搅拌法制备漂珠增强铝基复合材料过程中, 当颗粒含量较低时, 熔体容易分层。为了了解颗粒在铝熔体中的分布情况, 对试样的不同位置进行扫描电镜分析。结果表明, 在试样的底部有明显的纯铝层,而漂珠在上部的铝熔体中分布均匀。漂珠向熔体上部移动的速度主要取决于漂珠颗粒与铝熔体的密度差、颗粒直径、颗粒体积分数及铝熔体粘度。原料确定后, 只能通过增加铝熔体的粘度或减少浇铸过程的时间来减少纯铝层的产生。因此, 可以采用下浇铸式方法和快速冷却装置, 使颗粒来不及向上运动而被凝固在铝熔体中, 形成漂珠在铝熔体中均匀分布的复合材料。