PA1012/n-HAP复合粉体的制备及热性能和流动性表征

通过高温高压溶剂沉淀法成功制备了选择性激光烧结(SLS)用聚酰胺1012/纳米羟基磷灰石(PA1012/n-HAP)复合粉体。采用差示扫描量热法(DSC)详细分析了复合粉体的热性能,通过扫描电镜(SEM)分析、激光粒度分析、休止角及堆积密度测试对复合粉体的形貌和流动性进行了探究。结果发现:与同比例PA1012/n-HAP复合材料相比,溶剂沉淀法所制备PA1012/n-HAP复合粉体的熔融温度降低了4~6℃,且结晶度明显提高;PA1012/n-HAP复合粉体的烧结温度窗口宽于纯PA1012粉体,且当HAP含量为1%时达到最大值17.1℃。由于复合粉体粒径可随HAP含量的变化而改变,因此能实现对粉体粒径的调控。在加入10%的HAP时,粉体粒径由纯PA1012粉体的126.14μm降至54.87μm,且粉体趋于规整的球体;随着HAP含量的增加,复合粉体的堆积密度逐渐增大,休止角则呈下降趋势,且粉体流动性增强。     

用于选择性激光烧结成型的聚酰胺6/硫酸钙复合粉体的制备及性能研究

采用溶液沉淀法制备了聚酰胺6/硫酸钙（PA6/CaSO₄）复合粉体,通过扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热仪（DSC）、激光粒度分布仪和Ｘ射线衍射仪（XRD）对复合粉体的微观形貌、热性能、粒度分布、晶体结构和流动性进行了表征。结果表明,随着CaSO₄的加入,PA6/CaSO₄复合粉体由松散的球形结构转变为密实的球形结构;CaSO₄的加入能够提高PA6/CaSO₄复合粉体的结晶度并拓宽其烧结温度窗口,在CaSO₄含量为5 %（质量分数,下同）时,结晶度和烧结温度窗口均达到最大值,分别为61.84 %和18.95 ℃;PA6/CaSO₄复合粉体的粒径随CaSO₄含量的增加呈现先减后增的趋势,休止角先减后增,堆积密度先增后减;当CaSO₄含量为3 %~5 %时,PA6/CaSO₄复合粉体的流动性能最佳,最适用于选择性激光烧结。     

乙醇/水混合溶剂沉淀法制备聚酰胺6粉体及表征

在不同的乙醇/水混合溶剂条件下通过溶剂沉淀法成功制备了聚酰胺6(PA6)粉体,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、差示扫描量热仪、激光粒度分析仪等仪器对粉体的形貌、热性能、粒径及分布、堆积角和密度进行了分析。结果表明,随着混合稀释剂中乙醇体积分数的增加,溶剂与聚合物间的相互作用力增大,粉体形貌由蓬松不规则结构变为较为规整的近球体结构,粉体粒径大幅降低至78.8 μm且分布变窄;粉体的晶型没有发生变化,但是晶体完善度发生了改变,熔融温度降低;粉体的堆积角逐渐降低,而密度逐渐增加;混合溶剂的溶解度参数对所生产PA6粉体的性能有着重要的影响。     

TiO_2/PA1012复合粉体的制备及分析

为实现零维(粉体)材料的功能化,需制备形状单一的粉体。采用溶剂沉淀法成功制备了TiO_2/PA1012复合粉体,通过扫描电镜(SEM)和激光粒度分析仪讨论了粉体形貌和粒径分布,利用差示扫描量热仪(DSC)和X射线衍射仪(XRD)对粉体的热性能和结构进行了研究。结果表明,相对于纯PA1012粉体,加入TiO_2后的复合粉体更加趋于规则的球形结构,粒径大幅减小,粉体大小及分布更适合于SLS的加工过程;粉体的结晶速率提高、烧结窗口温度增加,改善了成型件的质量,无需后处理。该方法一次性成功地制备了较为均一的TiO_2/PA1012复合球形粉体,当TiO_2含量为2%时,粉体的综合性能最优。     

3D打印用TiO_2/PA6复合粉体的制备与性能分析

采用溶剂沉淀法制备3D打印用TiO_2/PA6复合粉体材料,利用扫描电镜(SEM)、激光粒度分析仪、示差扫描量热仪(DSC)和X射线衍射仪(XRD)等测试方法,研究了TiO_2不同加入量对TiO_2/PA6复合粉体的形貌、粒度分布、结构以及热性能的影响。由SEM与粒径分析结果发现,TiO_2的加入使复合粉体颗粒的粒径大幅下降,形状更趋于规则的球形;DSC结果表明,复合粉体的结晶速率和烧结窗口温度相对于PA6有所提高,有利于SLS 3D打印;XRD结果显示,当TiO_2含量低于3.0%时,TiO_2能够完全被包裹在PA6粉体中。     

3D打印用PA6/PA12复合粉末的制备与性能

采用溶剂沉淀法制备了用于3D打印的尼龙(PA)6/PA12复合粉末,使用扫描电子显微镜和X射线衍射对复合粉末微观形貌与结构进行分析,使用差示扫描量热测试了复合粉末的熔融和结晶温度,同时测试了不同PA12含量下复合粉末的表观密度、粒径分布、熔体流动速率(MFR)和注射成型件的力学性能。结果表明,复合粉末颗粒近球形,其结晶度明显低于纯PA6粉末的结晶度,当PA12的质量分数增加至20%时,复合粉末的结晶度由纯PA6的66.48%降至42.66%;随着PA12含量的增加,复合粉末的表观密度减小,粒径大于150μm的粉末含量增加,当PA12质量分数为20%时,复合粉末的表观密度仍大于0.35g/cm~3,粒径在75～100μm的粉末含量虽有所减少,但仍在70%以上,且加入成核剂可明显减少大粒径粉末的含量;MFR及注射成型件的韧性随PA12含量增加而提高,但成型件强度和模量下降;PA12使复合粉末的烧结温度有明显的降低,烧结温度窗口增大,有利于选择性激光烧结。     

PA66–气凝胶复合粉体制备及性能

以吸附石蜡的气凝胶(AG)为聚酰胺(PA)66的成核剂,采用高温高压溶液沉淀法制备PA66–AG复合粉体,并通过差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、激光粒度分析仪和霍尔流速计等对复合粉体的结晶性能、微观形貌、粒度分布和流动性能等进行测试与分析。结果表明,添加适量的AG后,PA66–AG复合粉体由多层块状结构转变为密实的球形结构,粉体的平均粒径从180μm降至67～113μm;PA66–AG复合粉体中的PA66存在α,γ两种晶型,且AG能够诱导PA66晶型的改变以及提高其复合粉体的结晶度;当AG用量为PA66质量的10%～20%时,复合粉体的流动性能较优,当AG用量小于30%时,其对石蜡的包覆率为100%。     

纳米复合金属氧化物/聚酰胺6复合纤维的制备及性能

用共沉淀法制备了锌铝、锌镁铝及镁铝层状双氢氧化物(LDHs),将LDHs经过500℃煅烧后,得到相应的纳米复合金属氧化物(MMO)。MMO经偶联剂表面改性后,与聚酰胺6(PA6)切片共混造粒、熔融纺丝制备MMO/PA6复合纤维,并织造了MMO/PA6织物。用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)以及红外成像仪等研究了MMO/PA6复合纤维的热性能、横截面形貌及MMO/PA6织物的红外辐射性能。结果表明:MMO/PA6复合纤维的可纺性好;加入MMO后,PA6复合纤维的强度下降约10%,但对PA6纤维的熔融温度没有影响;MMO的加入显著提高了PA6纤维的红外辐射性能,60℃保温的MMO/PA6织物,当MMO的质量分数为2.0%时,其温度高于空白PA6织物约2.0℃,具有优异的远红外辐射性能。     

溶剂与添加剂对溶剂沉淀法制备PA12粉体的影响

通过改变溶剂沉淀法中复合溶剂中乙醇的浓度或添加剂（SiO₂）的含量制备PA12粉体，并使用激光粒度分析仪、霍尔流速计等对PA12粉体的性能进行了测试与分析。研究发现，乙醇的浓度与添加剂的含量均对PA12粉体的性能存在密切的关联；随乙醇浓度的提高，PA12粉体平均粒径先减后增、粒径分布均匀性提高与流动速率提高、密度降低；随着SiO₂含量的增加，PA12粉体的流动速率与粒径分布均匀性提高，平均粒径与密度呈现先减后增的趋势。     

溶剂沉淀法制备具有相变功能的PA6/AG复合粉体及其性能分析

通过多孔材料吸附法与溶剂沉淀法制备聚酰胺6(PA6)/气凝胶(AG)复合粉体，并通过差示扫描量热仪、X射线衍射仪和激光粒度分析仪等对复合粉体的包覆性、流动性和耐用性等进行测试与分析。结果表明，成功制备了一种具有优异耐用性能的相变材料—PA6/AG复合粉体，其中AG相变材料中石蜡与AG的的质量比为1∶1、粉体中PA6与AG相变材料质量比为2∶1时，复合粉体中的AG相变材料完全被包覆且具有优异的耐用性能；同时在PA6与AG相变材料的质量比为2∶1时，PA6/AG复合粉体的粒径增至85.62 μm，且其流动性能最优。     

多孔纤维素/聚乙二醇相变粉体的制备及表征

以制备的具有微/纳多孔结构的纤维素为骨架,聚乙二醇(PEG)-4000为相变基,通过吸附―混合机制制备出不同PEG含量的多孔纤维素/PEG复合相变粉体材料(PCMs)。傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜分析和复合相变粉体孔隙率测定结果表明,多孔纤维素与PEG能很好地相互结合;X射线衍射、差示扫描量热及热重分析结果表明,PCMs相变焓随PEG含量的增加而逐渐增加,PEG理论含量为50%(wt)时,多孔纤维素/PEG复合相变粉体相变焓值为95.53 J/g。多孔纤维素/PEG复合相变粉体的热稳定性好。     

SiO2/g-C3N4复合粉体制备及其光催化性能

以Stöber法制备出的二氧化硅(SiO₂)微球和三聚氰胺为原料,两者按一定质量比混合后得到前驱体,通过煅烧该前驱体可成功获得SiO₂/g-C₃N₄复合粉体。利用XRD、SEM、UV-Vis和BET等表征手段对获得的复合粉体进行物相组成、形貌、可见光吸收性能以及比表面积大小等进行分析和测试。结果表明,改进的Stöber法制备出的球形SiO₂平均粒径约为200 nm,具有良好的分散性。SiO₂/g-C₃N₄复合粉体中SiO₂含量约为75%(质量分数)时,其比表面积最大,约为23.7 m²/g。同时,以罗丹明B和亚甲基蓝为目标污染物,在可见光照射下,探究了不同g-C₃N₄负载量SiO₂/g-C₃N₄复合粉体的光催化性能。结果表明,随着复合粉体中g-C₃N₄含量的降低,复合粉体的可见光催化活性反而逐渐升高,g-C₃N₄含量约为25%(质量分数)时复合粉体光催化降解罗丹明B和亚甲基蓝效果最好。原因可归结为,复合粉体的强吸附增强了可见光催化性能。     

LiCl改性聚酰胺6纤维的制备与性能

通过高速共混包覆法和熔融纺丝法制备出聚酰胺6(PA6)-LiCl共混复合纤维,研究了不同含量的LiCl对PA6纤维的结构和性能的影响。差示扫描量热分析、傅里叶变换红外光谱分析、热重分析、纤度及力学性能测试等的结果表明:LiCl中Li+能打开PA6的氢键,并与酰胺基团产生比氢键作用力更强的络合作用,降低了PA6分子链的规整性,从而有利于纤维的热牵伸,在降低纤度的同时提高力学性能。当LiCl质量分数为0.5%时,PA6-LiCl共混纤维的可拉伸倍数最高可至4.8倍,断裂强度为5.3 cN/dtex,断裂伸长率为5.8%,较未加LiCl的样品的断裂强度提高了112%,断裂伸长率降低了74.6%,综合力学性能最佳。     

PA6/SMA/LGF复合材料的制备及其性能研究

采用熔融共混法制备了聚酰胺6/苯乙烯-马来酸酐共聚物/长玻璃纤维(PA6/SMA/LGF)复合材料,利用差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)、热变形温度及力学性能测试等手段研究了LGF含量对PA6/SMA/LGF复合材料熔融结晶行为、热性能及力学性能的影响。结果表明:随着LGF含量的增加,PA6/SMA/LGF复合材料的结晶温度、结晶度以及熔融焓均先升高再降低,而且复合材料的最大分解温度较纯PA6显著提高;另外,随着LGF含量的增加,PA6/SMA/LGF复合材料的热性能及力学性能均明显改善,其中当LGF含量为27%时,复合材料的热变形温度、弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度和冲击强度分别增至206.0℃、227.8 MPa、7 335 MPa、180.6 MPa和18.7 kJ/m2。     

PA6/NBR共混体系的性能研究

采用转矩流变仪,在温度为230℃、转速为80 r/min的条件下进行密炼,熔融共混制备不同聚酰胺6(PA6)与丁腈橡胶(NBR)配比的PA6/NBR共混物,通过差示扫描量热仪、热台偏光显微镜、转矩流变仪、电子万能试验机等分析手段研究了PA6与NBR配比对PA6/NBR共混物性能的影响。结果表明,PA6与NBR配比对PA6/NBR共混物的性能有显著的影响;添加NBR后,PA6的结晶温度提高了10℃左右,NBR对PA6具有异相成核作用并显著降低了结晶尺寸;随着NBR含量的增加,PA6结晶度逐渐下降,当NBR增大到80质量份时,PA6/NBR共混物的结晶度由纯PA6的29.30%降至15.21%,导致PA6/NBR共混物拉伸强度和耐溶剂性能逐渐下降。     

纤维级复合阻燃PA 6的制备及其热稳定性研究

以三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)与硫化锌(ZnS)或类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)或9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物(ZDOPO)复配体系为阻燃剂,与聚己内酰胺(PA 6)切片共混、造粒、干燥、纺丝,制备阻燃PA 6纤维;通过常规升温热失重分析以及模拟纺丝过程恒温热失重分析,研究阻燃剂种类及含量对PA 6共混体系热稳定性的影响。结果表明:在阻燃剂总质量分数为6.0%条件下,添加MCA/ZDOPO复配体系对PA 6共混体系的热稳定性影响最小,制备的阻燃PA 6纤维具有良好的力学性能和阻燃性能;添加MCA质量分数3.0%、ZDOPO质量分数3.0%,PA 6/MCA/ZDOPO共混体系热失重5%时的热分解温度为393.8℃,热失重10%时的热分解温度为412.6℃,与纯PA 6的热学性能非常接近,制备的阻燃PA 6纤维的断裂强度为1.9 cN/dtex,断裂伸长率为75.8%,极限氧指数可达29.0%。     

HDPE/CB/PA6复合材料的导电与力学性能研究

为了改善尼龙6低温与干态存在着冲击强度低、纤维状易于电荷富集的缺陷,制备了高密度聚乙烯(HDPE)/导电炭黑(CB)/尼龙6(PA6)复合材料。首先制备了HDPE/CB共混物作为功能改性剂,再以马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)为增容剂,通过双螺杆挤出机熔融共混制备了HDPE/CB/PA6复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机、高阻计等方法,研究了添加增容剂和HDPE与PA6配比以及导电炭黑粒子含量对复合材料力学性能和导电性能的影响。结果表明,加入5 phr的增容剂POE-g-MAH,明显提高了HDPE与PA6的界面黏附力,复合材料相容性较好;当HDPE与PA6的质量比为35/65时,复合材料的断裂伸长率从纯PA6的88%增加到251%,缺口冲击强度从12.5 kJ/m~2增加到53.7 kJ/m~2;当导电炭黑的含量增加到2.5 phr时,复合材料的室温体积电阻率降低了7~10个数量级,约为10~8Ω·cm。     

汽车用PA6/ABS带色合金材料的研究

选用聚酰胺(PA6)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)高胶粉和相容剂,制备了PA6/ABS合金材料。研究了ABS用量对PA6/ABS合金材料加工性能和力学性能的影响。结果表明,ABS含量不同,挤出状态不同;ABS含量越高材料的流动性越差;随着ABS含量的降低,材料的拉伸强度依次升高,悬臂梁冲击强度和热变形温度呈不同的变化规律。选择PA6∶ABS=70∶25配方,对比不同抗氧剂时带色材料经热氧老化后颜色的变化及色粉含量增加后颜色的变化。结果表明,受阻酚类抗氧剂(1010)和硫醚类抗氧剂(DLTP)的复合抗氧体系和抗氧剂H10对抑制PA6/ABS合金材料热氧老化后的颜色黄变有很好的作用;通过添加钛白粉来增加色粉的含量可以明显降低材料经热氧老化后的颜色变化率,1010和DLTP的复合抗氧体系较抗氧剂H161能更好地抑制PA6/ABS合金材料热氧老化后C—N键的断裂和生色基团羰基的产生。研制的灰色PA6/ABS合金材料已应用于汽车儿童座椅配件。     

环氧树脂对PA6/EPDM-MA共混体系性能的影响

将两种不同型号的环氧树脂（EP(903)、EP(619D)）分别与PA6/EPDM-MA体系进行共混,制备了PA6/EPDM-MA/EP三元共混物。通过力学测试、动态流变(DMA)、差示扫描量热法（DSC）研究了不同EP添加量和环氧当量对PA6/EPDM-MA/EP共混体系性能的影响。实验结果表明：添加EP可以提高PA6/EPDM-MA共混物的拉伸强度,缺口冲击强度,并随着EP含量的增加而增加;而PA6/EPDM-MA/EP三元共混体系的动态储能模量（G′）,复合黏度（η*）随着EP含量的增加而增大,损耗因子（tanδ）减小;结晶度比未加环氧的共混物的结晶度稍高,并且随着环氧含量增加先增加后降低。此外,添加EP(903)的共混物各种性能变化比EP(619D)快。     

环氧树脂对PA6/EPDM-g-MAH共混体系性能的影响

将两种不同型号的环氧树脂（EP(903)、EP(619D)）分别与PA6/EPDM-MA体系进行共混,制备了PA6/EPDM-MA/EP三元共混物。通过力学测试、动态流变(DMA)、差示扫描量热法（DSC）研究了不同EP添加量和环氧当量对PA6/EPDM-MA/EP共混体系性能的影响。实验结果表明：添加EP可以提高PA6/EPDM-MA共混物的拉伸强度,缺口冲击强度,并随着EP含量的增加而增加;而PA6/EPDM-MA/EP三元共混体系的动态储能模量（G′）,复合黏度（η*）随着EP含量的增加而增大,损耗因子（tanδ）减小;结晶度比未加环氧的共混物的结晶度稍高,并且随着环氧含量增加先增加后降低。此外,添加EP(903)的共混物各种性能变化比EP(619D)快。