iPP/nano-CaCO3/PP-g-GMA复合材料的制备与性能

以等规聚丙烯(iPP)、纳米碳酸钙(nano-CaCO₃)和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝改性抗冲共聚聚丙烯(PP-g-GMA)为原料,通过熔融共混法制备了iPP/nano-CaCO₃/PP-g-GMA复合材料。研究了PP-g-GMA对iPP/nano-CaCO₃/PP-g-GMA复合材料力学性能、结晶行为和微观结构的影响,并分析了其增韧机理。结果表明：PP-g-GMA和nano-CaCO₃具有协同增韧作用,当两者用量均为40.0质量份时,iPP/nano-CaCO₃/PP-g-GMA复合材料23℃时的冲击强度约为纯iPP的6.9倍。PP-g-GMA和nano-CaCO₃均具有成核作用,促使基体球晶细化。PP-g-GMA中的橡胶相以球形海岛形式分散在iPP中,起到增韧作用。     

β晶型含量与其晶体形态对等规聚丙烯韧性的共同作用

利用超声波振动制备了不同尺寸的β成核剂二环己基对苯二甲酰胺(DCHT), 并加入到等规聚丙烯(iPP)中。通过改变不同尺寸成核剂的含量研究成核剂尺寸对iPP力学性能、β晶型的含量和iPP的超分子结构的影响。结果表明,β成核剂的尺寸可以影响DCHT在iPP中的溶解度,因而β晶体的晶体形态随之改变。随着DCHT含量的增加,"花状"晶和穿晶两种晶体形态相应产生。因此可以推断,在同一种晶体形态下,β晶型的含量会决定iPP的韧性。但当晶体形态不同时,形态是主要决定因素。     

iPP/GF复合材料界面晶型对界面剪切强度的影响

通过剪切诱导熔体结晶方法,制备了具有α球晶、α横晶和β横晶的等规聚丙烯(iPP)/玻璃纤维(GF)单纤维复合材料。利用单纤维断裂试验方法,测试了iPP/GF单纤维复合材料的界面剪切强度(IFSS),探讨了界面晶型对IFSS的影响。结果表明,界面为α球晶、α横晶和β横晶试样的IFSS依次增大。这说明界面结晶晶型对IFSS有显著的影响。     

增压对聚丙烯/多壁碳纳米管复合材料结晶行为的影响

利用广角X射线衍射仪和差示扫描热仪研究了不同增压速率、不同增压温度下等规聚丙烯/多壁碳纳米管（iPP/MWCNTs）复合材料的结晶行为。结果表明，慢速增压条件下（1 MPa/s），增压温度较低时有利于α-iPP的生成，增压温度越高越有利于γ-iPP的生成，且慢速增压条件下MWCNTs对iPP的结晶具有诱导作用，制备的γ-iPP较稳定，在升温过程中不会发生熔融重结晶现象；快速增压条件下（200 MPa/s），较低的增压温度就能够制备出纯的γ-iPP，但MWCNTs的存在使iPP的熔体黏度增大，阻碍分子链运动，不利于晶体生长，形成的γ晶结构完善性较差，在升温过程中会发生熔融重结晶，增压温度较高时，快速增压能够制备出亚稳态中间相iPP。对比发现，增压速率和熔体记忆效应的协同作用共同决定了复合材料中iPP的结晶结构，慢速增压条件下熔体记忆效应对iPP的结晶结构影响较大，增压速率升高后，熔体记忆效应对其结晶行为的影响减弱。     

聚乳酸/碳纳米管复合材料的结晶及流变性能

采用熔融共混的方法制备了聚乳酸/多壁碳纳米管复合材料(PLA/MWCNTs)复合材料,研究了MWCNTs对复合材料的结晶性能、热性能和流变性能的影响。研究结果表明MWCNTs的加入不会改变其晶型结构,但可起到异相成核作用,降低PLA基体的冷结晶温度,提高结晶度。MWCNTs可显著提高PLA的热稳定性,添加1 wt%MWCNTs的PLA/MWCNTs复合材料的初始热分解温度比纯PLA初始热分解温度提高了28.8℃。在低频区,PLA/MWCNTs复合材料的储能模量和复数黏度随着MWCNTs含量的增加而增加,当MWCNTs添加量为3 wt%时达到PLA/MWCNTs复合材料的流变逾渗值。随着频率的增加,PLA/MWCNTs复合材料仍表现出传统的剪切变稀行为。     

辛二酸钙成核改性等规聚丙烯研究

研究了1种高效β晶型成核剂辛二酸钙(CaSu)的用量对等规聚丙烯(iPP)熔融、结晶行为和力学性能的影响。结果表明,CaSu为良好的β晶型成核剂,添加0.20%(质量分数)CaSu,β晶型含量可以达到84.02%;添加CaSu可以使iPP的成核能力增强,使其结晶温度增加;CaSu诱导iPP产生大量β晶型,同时降低了球晶的尺寸;添加CaSu可使iPP的缺口冲击强度、拉伸强度以及断裂伸长率提高,但弯曲模量降低。     

纳米ZnO对等规聚丙烯结晶的异相成核作用

采用熔融共混法制备了nano-ZnO/等规聚丙烯(iPP)复合材料,研究了振荡剪切条件下nano-ZnO对iPP结晶的异相成核作用,并与其静态结晶行为作对比。结果表明:静态结晶下,当nano-ZnO质量分数大于5%时,nano-ZnO对iPP结晶有明显的异相成核作用,使iPP结晶温度大幅度提高,相容剂PP接枝马来酸酐(PP-g-MAH)的加入增强了nano-ZnO粒子与iPP基体的界面相互作用,改善了纳米粒子的分散性,促进了iPP基体的异相成核。振荡剪切作用下,降低结晶温度和加入nano-ZnO均能促进iPP成核,当nano-ZnO质量分数大于3%后,异相成核达到饱和,振荡剪切对nano-ZnO/iPP复合材料存在显著的诱导结晶作用;加入PP-g-MAH后,nano-ZnO分散性的改善及其与iPP基体界面相互作用的加强使得nano-ZnO/iPP复合材料的结晶诱导时间明显缩短。     

相对分子质量及其分布对等规聚丙烯性能的影响研究

通过加入DCP来改变等规聚丙烯相对分子质量的大小及分布,研究了等规聚丙烯相对分子质量及其分布对其性能的影响。结果表明:加入DCP后,iPP的相对分子质量降低、分布变窄,促使聚丙烯结晶速度进一步提高,晶体尺寸进一步减小,iPP中的β晶型消失。随iPP的相对分子质量降低、其分布变窄,iPP的力学性能略微下降。     

搅拌摩擦加工制备MWCNTs增强PE-HD的结构与性能研究

通过搅拌摩擦加工技术制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)增强高密度聚乙烯复合材料,并研究了行进速度对复合材料宏观、微观结构和拉伸强度的影响。结果表明,复合改性层的宏观表面光滑,且缺陷较少;MWCNTs在基体中以云状形式分布,组织相对均匀;较低的行进速度更有利于MWCNTs在基体中的分散;复合材料的拉伸强度随着行进速度的增加先升高后降低,在行进速度为30mm/min时取得最大值。     

SEBS对ABS β成核iPP的增容作用

采用熔融共混法制备了等规聚丙烯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(iPP/ABS)共混物,研究了相容剂苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)对ABS β成核iPP的相形态、结晶及熔融行为、晶体结构以及力学性能的影响。结果表明:少量ABS的加入能诱导iPP形成β晶,iPP/ABS共混物的拉伸性能和冲击性能明显提升。SEBS的加入增强了ABS分散相与iPP基体的界面相互作用,改善了ABS分散相的分散性,提高了iPP/ABS共混物的断裂伸长率和冲击强度,但却抑制了ABS诱导iPP生成β晶,且共混物的拉伸强度和拉伸模量略有下降。     

立体缺陷分布对iPP/CNC复合材料等温结晶动力学的影响

采用两种立体缺陷分布均匀性不同的等规聚丙烯(iPP),制备了两种等规聚丙烯/纤维素纳米晶(iPP/CNC)复合材料,研究了纯iPP和iPP/CNC复合材料的等温结晶动力学行为及结晶形态。结果表明,与立体缺陷分布更加均匀的PP-B相比,PP-A表现出更高的结晶温度、熔点和结晶度,球晶尺寸明显更小,等温结晶速率更快;加入CNC后,PP-A/CNC和PP-B/CNC的结晶温度变高、结晶峰宽变窄、熔点及结晶度上升、晶体尺寸显著降低、等温结晶速率进一步提高,且二者之间在结晶速率上的差距明显缩小,反映出CNC对于iPP的结晶能力同样具有较为显著的提升效果。对于i PP/CNC复合材料,iPP的立体缺陷分布和CNC对其等温结晶动力学及晶体形态都有十分显著的影响。     

iPP/UHMWPP共混物在微型注塑成型下结晶行为的研究

采用熔融共混制备的聚丙烯(iPP)/超高分子量聚丙烯(UHMWPP)复合材料,在微型注塑成型的条件下,探究超高分子量聚丙烯对聚丙烯结晶行为的影响。结果表明,通过DSC测试发现,超高分子量聚丙烯的加入提高了聚丙烯中β晶的含量,微型注塑时,不同模温对聚丙烯中β晶含量影响较大。通过SEM测试发现,β成核剂的加入使得β晶含量增多,同时β球晶细化。2D-WAXD显示超高分子量聚丙烯和β成核剂的加入使得分子链取向更加明显。     

IPP/Nano-CaCO_3复合材料的制备及其结晶行为的研究

通过熔融共混,制备了等规聚丙烯(iPP)/纳米碳酸钙(nano-CaCO3)复合材料,研究了不同剪切环境下nano-CaCO3粒子在聚丙烯(PP)基体中的分散性能及其对基体熔融过程的影响,并利用广角X射线散射仪(WAXS)、差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(PLM)、扫描电镜(SEM)考察了该复合材料的结晶行为。结果表明:在剪切环境中,nano-CaCO3粒子与基体的摩擦、碰撞几率增加;随着nano-CaCO3用量的增加,体系剪切热升高,加快了基体熔融的速度,并改善了nano-CaCO3的分散效果。当nano-CaCO3用量低于3%时,其在PP基体中起到成核剂的作用,提高了PP的结晶度,并诱导β型晶体的生成;当其用量超过3%时,nano-CaCO3在基体中的分散效果降低,导致粒子团聚,对基体的成核作用降低,进而降低了复合材料的结晶度,并且削弱了粒子对基体的诱导形成β型晶体的能力。     

二氧化硅对等规聚丙烯和共聚聚丙烯结晶和熔融行为的影响

通过差示扫描量热仪(DSC)和X射线衍射分别研究了二氧化硅(SiO2)粒子填充等规聚丙烯(iPP)和共聚聚丙烯(co-PP)复合材料的结晶行为和晶体结构。DSC分析结果表明:由于异相成核作用,SiO2粒子提高了iPP的结晶温度,缩短了半结晶期;由于SiO2粒子的表面积大,表面能高,能够将co-PP分子链上的低等规度的链段吸附到填料表面,因而co-PP分子链的运动能力降低,结晶能力下降,导致co-PP的结晶温度大大下降,半结晶期延长。X-射线衍射分析结果表明:SiO2的加入抑制了iPP中β晶的结晶,而对co-PP中各α晶的相对含量影响不大。     

高密度聚乙烯/多壁碳纳米管和高密度聚乙烯/炭黑导电复合材料阻温特性的研究

采用溶液法制备了高密度聚乙烯/多壁碳纳米管（PE-HD/MWCNTs）和PE-HD/炭黑(CB)导电复合材料,并研究了该复合材料的阻温特性。结果表明,与PE-HD/CB复合材料相比,PE-HD/MWCNTs复合材料的室温电阻率更低,并且可以具有较高的正温度系数（PTC）强度和较小的负温度系数（NTC）效应,因而具有更加广泛的应用前景。同时通过对PE-HD/MWCNTs复合材料阻温全过程进行分析,发现PTC效应由碳纳米管向晶区扩散及基体体积膨胀效应共同导致,而NTC效应则是由于碳纳米管的热运动形成的相互接触所致,而并非粒子附聚。     

水下搅拌摩擦加工制备碳纳米管增强PE-HD结构与拉伸性能研究

通过水下搅拌摩擦加工技术制备多壁碳纳米管（MWCNTs）增强高密度聚乙烯（PE-HD）复合材料,并研究了旋转速度和MWCNTs含量对复合材料结构和性能的影响。结果表明,MWCNTs在基体中以云状形式分布,组织相对均匀;MWCNTs含量为从1 %（质量分数,下同）增加到2 %时,复合材料拉伸强度随着旋转速度的增加先增大后减小;MWCNTs含量为4 %时,复合材料拉伸强度随着旋转速度的增加而减小;PE-HD的结晶度随着MWCNTs含量的增加而下降。     

多壁碳纳米管/硅树脂复合材料的导热性能研究

以硅树脂为聚合物基体,经混酸及硅烷偶联剂表面改性处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)为填料,由原位聚合法制备了碳纳米管/硅树脂纳米复合材料。通过热导率,附着力测试及热重和电镜分析研究了MWCNTs用量对复合材料性能的影响。结果表明:表面改性后的MWCNTs在硅树脂基体中分散良好,当MWCNTs的质量分数为18.0%时,复合材料的导热性和热稳定性最佳,热导率达到了2.247 W·(m·K)-1,复合材料的初始热分解温度从254℃上升到360℃。当MWCNTs质量分数为9.0%时,涂层的附着力最佳,达到1级。     

长支链聚丙烯诱导β晶成核效应

利用乙烯基聚二甲基硅氧烷/苯乙烯接枝型长支链聚丙烯(PP-g-VS/St)在剪切和快速降温过程中可以诱导形成β晶聚丙烯这一优势,研究了PP-g-VS/St在注塑加工过程中作为高分子β晶成核剂对等规聚丙烯(iPP)结晶温度、晶体结构及力学性能的影响。结果表明改性聚丙烯的结晶温度、β晶相对含量和力学性能随着PP-g-VS/St添加量的增加而增加。当PP-g-VS/St的添加量为50%(质量分数)时,改性聚丙烯的结晶温度相对于纯iPP提高约10℃,β晶相对含量达32.8%,冲击强度、弯曲模量和拉伸强度分别相对于纯iPP提高了355.3%、53.8%和15.9%。这些结果为聚丙烯高分子β晶型成核剂的设计提供了新思路。     

聚丙烯(PP)基介电复合材料的研究

以聚丙烯(PP)为基体,多壁碳纳米管(MWCNTs)为填料,采用微纳层叠共挤的方法制备了PP/MWCNTs介电复合材料,分别对不同结构的介电复合材料中MWCNTs分散情况及其对复合材料介电性能的影响进行了研究。结果表明,与纯PP相比,MWCNTs的添加能够明显提高PP基复合材料的介电常数;具有层结构的PP/MWCNTs介电复合材料,分散相MWCNTs比在单层PP基复合材料中分散更好,复合材料介电常数提高1.2倍。     

天然橡胶/丁苯橡胶/Ni/MWCNTs复合材料的结构与吸波性能

以Ni和多壁碳纳米管(MWCNTs)为填料,天然橡胶(NR)/丁苯橡胶(SBR)共混物为基体,采用机械共混法制备了性能优异的NR/SBR/Ni/MWCNTs多维复合材料,研究了填料共混及其组成对复合材料微观形貌和电磁损耗网络行为的影响。结果表明:Ni与MWCNTs共混有助于促进两者在橡胶基体中的分散,形成更优的双填料网络结构;当Ni与MWCNTs体积比为7∶3时,NR/SBR/Ni/MWCNTs复合材料在频率10.00 GHz、厚度2 mm处反射损耗可达-31.53 dB,有效吸收带宽达到3.58 GHz,阻抗匹配行为优于其他填料比例的复合材料;复合材料良好的吸波性能源于填料网络优异的阻抗匹配和多重损耗共同作用。