增容作用对PP/PA6原位微纤复合材料形貌及性能的影响

以马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）为增容剂,采用熔融挤出?热拉伸法制备了聚丙烯（PP）/聚酰胺6（PA6）/PP-g-MAH原位微纤复合材料。研究了复合材料的微观相形态以及结晶、流变和力学性能。结果表明,加入0.5 %（质量分数,下同）的PP-g-MAH有利于大长径比PA6微纤的形成;而当PP-g-MAH的含量继续增加时,相界面相容性的提高反而阻碍了微纤的生成;加入0.5 % PP-g-MAH的PP/PA6原位微纤复合材料在动态流变特性中呈现出很强的弹性响应,并且其结晶和力学性能显著改善。     

微纳叠层制备HDPE/PA6原位成纤复合材料的形态及性能

采用微纳叠层共挤制备了高密度聚乙烯(HDPE)/聚酰胺6(PA6)原位成纤增强复合材料,通过扫描电子显微镜(SEM)分析了普通共混挤出和微纳叠层挤出共混物中分散相PA6的形态及分布;利用差示扫描量热仪(DSC)分析研究了复合体系中PA6对HDPE基体熔点和结晶性能的影响;讨论了两种加工方式条件下PA6添加量对复合材料静态力学性能的影响以及加工方式对复合体系力学性能的作用。结果表明:在微纳叠层挤出共混物HDPE/PA6(质量比85/15)中存在直径约为3μm的纤维;随着PA6含量的增加,复合体系的结晶度增大。     

分散相含量对PP/PA66原位微纤复合材料微观形态和性能的影响

为解决玻璃纤维、碳纤维及芳纶纤维等增强聚丙烯(PP)出现的生产成本高、工艺复杂、能耗较高及难以回收等问题,采用一次挤出熔融、二次挤出拉伸的方法制备了PP/尼龙66 (PA66)原位微纤复合材料(MFCs),并通过与普通PP/PA66共混物对比,分析了分散相含量对形成微纤形貌的影响及原因。探究了分散相含量对复合材料的结晶性能、流变行为以及力学性能的影响。结果表明,PA66微纤可以对基体PP异相成核起到促进作用;随着PA66含量的增加,复合材料的储能模量、损耗模量和复数黏度也随之增大;当PA66质量分数为15%时,MFCs的拉伸强度和弯曲强度均达到一个最优值,分别为36.96 MPa和52.4 MPa,比普通共混材料增加了53.3%和40%,当PA66质量分数为25%时,MFCs的冲击强度最大增加了94%。     

PBAT/PA6原位微纤复合材料的性能

为了对聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)进行增强改性,选择尼龙6 (PA6)作为分散相,采用自制的多级挤出拉伸装置制备了PBAT/PA6原位微纤复合材料。通过扫描电子显微镜、万能试验机、差示扫描量热仪与旋转流变仪对PBAT/PA6原位微纤复合材料的微观结构、力学性能、结晶性能及流变性能进行研究。结果表明,分散相PA6在PBAT基体中形成了微纤,当PA6质量分数为4%时,在PBAT-4试样的断面中PA6分散相呈短棒状形状,随着PA6含量的增大,PA6微纤平均直径逐渐增大,其直径分布范围也增大;当PA6质量分数为12%时,PBAT-12试样中的PA6微纤长度较长,大部分PA6微纤的长度大于30μm。PA6的加入提高了PBAT的结晶温度及屈服强度,PA6微纤对PBAT的结晶起到明显异相成核作用,使PBAT的结晶温度提高了14℃左右,PBAT/PA6原位微纤复合材料的玻璃化转变温度随PA6含量增加而逐渐向高温方向移动;随着PA6含量的增加,PBAT/PA6原位微纤复合材料的屈服强度及拉伸弹性模量先增大后减小,PBAT-12试样的屈服强度及拉伸弹性模量最大,分别为10.3 MPa和233.5...     

黏度比对EVA/PP原位微纤复合材料形态及性能的影响

采用熔融挤出-微纳叠层共挤制备了不同黏度比的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)/聚丙烯(PP)原位微纤复合材料,通过扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和微机控制电子万能试验机研究了EVA/PP原位微纤复合材料中黏度比对分散相形态的影响,分散相尺寸对复合材料结晶行为、熔融温度以及拉伸强度的影响。结果表明:黏度比增加,分散相PP更易形成大长径比微纤,从而改善分散相与基体相界面相容性,改善复合材料结晶行为,增加结晶度,提高EVA/PP原位微纤复合材料拉伸强度。     

基于微纳层叠共挤的PLA/PCL可降解微层薄膜的制备及性能研究

采用微纳层叠共挤出设备制备聚乳酸（PLA）/聚己内酯（PCL）可降解微层薄膜,利用扫描电子显微镜、万能材料试验仪、差示扫描量热仪和热失重分析仪等对微层薄膜的微观结构、力学性能和热稳定性进行表征。结果表明,PLA/PCL微层薄膜的热稳定性和力学性能均优于PLA/PCL共混薄膜;PCL对微层薄膜具有明显的增韧效果,同时可提高微层薄膜的结晶性能和热稳定性;当PLA/PCL配比为40/60、50/50或60/40时,PLA/PCL微层薄膜具有良好的综合性能,此时拉伸强度高于51.2 MPa,断裂伸长率高于568.6 %,冲击强度高于100.7 J/m,微层薄膜中PLA相的结晶度高于43.28 %、热降解峰值温度高于373.22 ℃。     

微纳层叠挤出技术的研究进展

综述了近年来微纳层叠挤出技术及其制品性能,重点介绍了国内外微纳层叠挤出技术发展历程及微纳层叠挤出制品在力学性能、光学性能、阻透性能、导电性能等方面的研究进展,为今后微纳层叠挤出技术的研究以及开发新型功能复合材料提供依据。     

增容剂对PP/PET原位微纤化共混物的影响

通过"熔融挤出-热拉伸-淬冷"的方法制备了原位微纤化共混物。采用扫描电镜、差示扫描量热仪和力学性能测试等方法研究了增容剂PP-g-GMA含量对共混物微观形态、力学性能和结晶性能的影响。结果表明,增容剂的加入可明显提高两相相容性,改善界面效果,明显降低拉伸前初始粒子的尺寸,但同时使拉伸后形成的微纤呈现一定的损坏,长径比有所降低。增容剂可以明显改善微纤化共混物力学性能,当其含量为2 %（质量分数,下同）时拉伸强度比未增容试样提高了11.0 %,弯曲强度都提高了11.3 %;当其含量为6 %时冲击强度也比未增容共混物提高了34.5 %。此外,PET微纤对PP有很好的异相成核作用,使其结晶温度提高了16.3 ℃,结晶时间为纯PP的32 %左右,而增容剂的加入使共混物中PP的结晶时间延长。     

微孔发泡PP/PET/CNTs复合材料的制备及其电磁屏蔽效能研究

采用聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、碳纳米管（CNTs）制备了具有纤维结构的微孔发泡复合材料,借助层叠器内部流道的变化,实现了造粒阶段PET的连续化原位成纤。通过差示扫描量热仪（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）、矢量网络分析仪和万能试验机对复合材料的结晶性能、表观形态、电磁屏蔽效能（EMI SE）和拉伸性能等进行了表征和测试。结果表明,当PET含量为2.5 %（质量分数,下同）时,复合材料的EMI SE最优,此时原位成纤效果和微孔发泡效果最好,对CNTs导电网络的构建十分有利,微孔发泡材料的EMI SE达29.84 dB;复合材料的力学性能和成纤效果有关,成纤效果越好,复合材料承受外力能力越强。     

微纳层叠挤出CNTs/HIPS复合材料的介电与导电性能

利用自制的微纳层叠挤出装置制备了CNTs含量为1%、3%时的1、9、81、729层的碳纳米管/高抗冲聚苯乙烯(CNTs/HIPS)多层复合材料,研究了微纳层叠挤出技术对复合材料介电与导电性能的影响。结果表明:随着层数的增加,低频下交流电导率轻微下降,而介电常数得到明显提高。CNTs含量为3%的试样在100 Hz时,9、81、729层试样的介电常数比1层试样的介电常数依次提高了25.4%、63.4%、135.2%。分析表明:这归结于微纳层叠挤出过程中的剪切及拉伸作用使CNTs在HIPS基体中发生取向,且随着层数的增加,取向效果越明显,碳纳米管的取向造成导电网络被破坏,导致交流电导率轻微下降,但可形成更多的微电容结构,提高了复合材料的介电常数。     

微层共挤出PP/PPCB导电复合材料的结构与导电性能

利用实验室自行设计制造的微纳叠层共挤出成型设备制备了具有交替层状结构的聚丙烯(PP)/炭黑填充聚丙烯(PPCB)导电复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)和绝缘电阻测试仪研究了微层共挤出复合材料的形态结构及其对复合材料导电性能的影响。研究结果表明,通过微层共挤出技术,PP层与PPCB层沿挤出方向呈现连续交替层状分布,且层与层平行排列;PP/PPCB复合材料的逾渗阀值约为7%,比传统共混方法制备的导电复合材料降低了约5%。对于PP/PPCB结构多层试样,导电效果的好坏由CB含量更高的PPCB体系决定。此外,微层结构复合材料的导电性能与复合材料的层数相关。     

PP/PCL/石墨/碳纳米管复合材料的制备及电性能分析

采用熔融共混法制备了石墨（G）、碳纳米管（CNTs）与聚丙烯（PP）、聚己内酯（PCL）导电复合材料，通过改变G的添加量制备了系列导电复合材料。主要测试了熔体流动速率、力学性能、导电性能、电热性能，并进行了电子显微镜观察结构、差示扫描量热法分析、热失重分析。结果表明，PCL与PP混合后，PP的拉伸强度提升了4.375 MPa，在加入G/CNTs之后，力学性能受影响较大下降了约73.5 %；G/CNTs的加入还能有效降低PP的电阻率，使其从绝缘体变为半导体材料电阻率为7.83×10⁶ Ω·m；PP与PCL共混后复合材料的热稳定性得到了显著提高，初始分解温度从368.88 ℃升高至398.95 ℃，在加入G/CNTs管后又进一步提高至408.78 ℃。     

PBT含量对PLA/PBT原位微纤复合材料流变及发泡性能的影响

聚乳酸(PLA)是用量最大的可生物降解材料之一,由于其拉伸流变性能较差,难于发泡。本文采用聚合物微纳层叠共挤装置制备PLA/聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)原位微纤复合材料(PLA/PBT-MRC),研究了PLA/PBT-MRC的微纤形态、熔体的动态流变性能和拉伸流变性能。PLA、PLA/PBT-MRC注塑发泡后的泡孔形貌、注塑发泡制品的拉伸、缺口冲击和弯曲力学性能。研究表明：PLA/PBT-MRC中微纤宽度低至0.72μm,宽度随PBT含量增加而增大;随PBT含量增加PLA/PBT-MRC的储能模量、损耗模量和复数黏度都增大;PBT含量增加可以明显改善PLA熔体的拉伸流变性能,相对PLA表现出明显的拉伸应变硬化;PLA/PBT-MRC注塑发泡后泡孔直径比PLA注塑发泡泡孔直径减小800%,泡孔密度增加600%,发泡制品的拉伸强度、缺口冲击强度、弯曲强度分别提高22.2%、10.1%和26.4%。     

共混顺序对石墨烯微片在PP/PA6/SEBS共混物中的选择性分布和迁移的影响

研究了聚丙烯（PP）/聚酰胺6（PA6）/氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（SEBS）/石墨烯微片（GNPs）纳米复合材料在不同共混顺序下的微观形貌、导电及导热性能,分析了GNPs在复合体系中的选择性分布和迁移及其对复合材料性能的影响。结果表明,在PP/PA6/SEBS/GNPs共混体系中,GNPs在界面张力的作用下趋向于分布在PA6中;当GNPs先加入PP中复合,再与PA6共混时,GNPs从PP相向界面处迁移,有利于GNPs在界面上搭建较多的导热网络,从而提高复合材料的导热性能;GNPs的含量为7 %时,其热导率最高可达0.83 W/（m·K）;SEBS的加入改善了PP和PA6之间的相容性,消除了两相间部分界面空隙。     

微纳层叠共挤对EPDM/PP热塑性弹性体力学性能的影响

利用自制的微纳层叠共挤成型装备预制EPDM/PP多层复合材料,通过动态硫化制备共挤和共混2种EPDM/PP热塑性弹性体,测试EPDM/PP热塑性弹性体的力学性能,并利用扫描电子显微镜观察EPDM/PP热塑性弹性体相态结构。结果表明:共挤法能够明显减小橡胶相颗粒粒径的大小,且粒径均匀,并提高了橡胶相颗粒的分散均匀性,共挤法制备的EPDM/PP热塑性弹性体的力学性能总体优于共混法。     

拉伸力场对聚丙烯/石墨烯微片纳米复合材料形态和性能的影响

设计了2种挤出机头以产生不同加工力场,研究了聚丙烯（PP）/石墨烯微片（GNPs）纳米复合材料的微观形态、导电及导热性能,分析GNPs在PP基体中的分布形态对复合材料的性能影响。结果表明,收敛流道产生的拉伸力场对GNPs有剥离分散作用,减少GNPs团聚;加入静态混合器后产生的混沌混炼力场能进一步提高GNPs在PP中的分散均匀性,有利于构建导电导热网络,从而提高复合材料的导电导热性能;当GNPs含量为6 %(质量分数,下同)时,相比于无静态混合器的拉伸机头,在带静态混合器的拉伸机头挤出下,电导率增大了5个数量级,热导率提高了24.1 %。     

原位微纤增强复合材料的结构与性能

采用熔融挤出——热拉伸——牵引拉伸制备了HDPE/PA6原位成纤增强复合材料,通过SEM分析了分散相PA6含量对其在基体中的形态及分布的影响;讨论了两种加工方式条件下分散相PA6含量对复合材料拉伸性能和冲击韧性的影响以及加工方式对复合体系力学性能的影响。结果表明：在原位成纤增强复合材料中存在直径为2～5 μm的纤维,当HDPE/PA6质量比为85/15时,微纤直径约为3 μm,此时,与普通共混复合材料相比,原位成纤增强复合材料的拉伸强度提高了6.9%,拉伸模量提高了14.8%,冲击强度提高10.03%。     

分散相含量对POE/PTT原位成纤增强复合材料性能的影响

采用微纳叠层共挤制备了乙烯-辛烯共聚物/聚对苯二甲酸丙二醇酯（POE/PTT）原位成纤复合材料,通过扫描电子显微镜分析了分散相PTT含量对其在基体中的形态及分布的影响;讨论了PTT含量对复合材料静态力学性能的影响,利用差示扫描量热仪分析了PTT对POE基体结晶性能的影响。结果表明,随着分散相含量的提高,PTT微纤的数量逐渐增加,降低了POE基体的结晶度,当POE/PTT质量比为85/15时,拉伸强度较纯POE提高了16.9 %。     

微纳层叠TPU/MVQ热塑性硫化橡胶的制备与性能研究

利用微纳层叠挤出设备良好的分布分散混合作用，制备了聚氨酯/硅橡胶（TPU/MVQ）热塑性硫化橡胶（TPV），研究了制备方法、动态硫化温度、螺杆转速、橡塑比、相容剂种类及含量对TPV性能的影响。结果表明，与普通共混相比，微纳层叠加工制备的TPV在拉伸强度和断裂伸长率上分别提升了12.4%、12.1%；硫化温度190℃、螺杆转速200 r/min时，TPV力学性能最佳，拉伸强度、断裂伸长率、硬度、压缩永久变形分别为6.69 MPa、363.8%、57.6 A、31.5%；随着橡胶含量的增加，TPV拉伸强度、断裂伸长率、硬度下降，弹性回复性能、耐老化性能、耐油性能提升；相容剂硅烷改性聚氨酯（TPSiU）和乙烯丙烯酸甲酯共聚物（EMA）最佳用量分别为10份和5份，与EMA相比，TPSiU作为相容剂时，材料弹性回复性能、耐油性能更优，而EMA对TPV的断裂伸长率提升作用明显。     

马来酸酐接枝物对PE/PA6共混物相容性的影响

采用熔融共混法制备了PP/PA6/POE-g-MAH和PP/PA6/PP-g-MAH共混物。通过扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热(DSC)仪分析和力学性能测试研究了增容剂POE-g-MAH和PP-g-MAH对PP/PA6共混物相容性、形态结构和宏观力学性能的影响。结果表明,在PP/PA6共混体系中分别加入POE-g-MAH和PP-g-MAH不仅能显著改善两相界面的相容性,减小分散相的粒径,而且能使共混物的力学性能显著提高。当增容剂的用量为5份时,PP/PA6共混物有较好的综合力学性能。POE-g-MAH和PP-g-MAH增容PP/PA6共混体系非等温结晶行为的研究表明,POE-g-MAH和PP-g-MAH均能促进PA6对PP基体的异相成核作用。