CaCO3/PP复合材料的制备及力学性能研究

采用钛酸酯偶联剂对CaCO3粒子进行表面处理,通过双辊熔融共混和硫化压机压片技术制备了CaCO3/PP复合材料;测试了其拉伸强度、冲击强度和硬度,探讨了偶联剂用量和CaCO3添加量对复合材料力学性能的影响.研究表明,添加CaCO3粒子能有效提高PP材料的力学性能,且经偶联剂表面处理后的CaCO3粒子对改善PP的力学性能效果更佳,当采用2%钛酸酯偶联剂表面处理后的CaCO3粒子添加量为4%时,CaCO3/PP复合材料综合力学性能最好.     

纳米TiO2对木纤维/聚丙烯复合材料抗紫外老化性能的影响

木塑复合材料作为室外建筑装饰材料时,暴露在紫外光的照射下,易老化导致其力学性能降低、使用寿命减少。将具有高效紫外线屏蔽能力的金红石型纳米TiO₂经硅烷偶联剂KH-570表面改性后,与木纤维(WF)、聚丙烯(PP)等制备了TiO₂-WF/PP复合材料。对TiO₂-WF/PP复合材料进行了人工加速紫外老化,并利用FTIR、TG、SEM、力学性能分析、颜色变化分析等手段,探究了纳米TiO₂对WF/PP复合材料抗紫外老化的影响。结果表明:改性纳米TiO₂粒子在WF/PP复合材料中均匀分散,无明显团聚,且其加入显著提高了复合材料的热稳定性;TiO₂-WF/PP复合材料随着老化时间的延长,力学性能下降相对较小且颜色变化较小。当纳米TiO₂的质量分数为2 wt%~3 wt%,老化2 000 h时后,TiO₂-WF/PP复合材料的拉伸强度、冲击强度仅分别下降10.0%和12.6%;未加入纳米TiO₂颗粒的WF/PP复合材料,则分别下降20.2%和22.6%。      

纳米CaCO3/EPR/PP复合材料性能与结构研究

采用双辊混炼和挤出制样的方法制备了纳米CaCO₃/EPR/PP复合材料。通过PCM、TEM及力学性能测试研究了复合材料的力学性能及EPR和CaCO₃粒子的分散状况。在纳米CaCO₃/EPR/PP复合体系中,纳米CaCO₃粒子的加入,不但使冲击强度显著提高,而且使弯曲弹性模量显著提高。纳米CaCO₃粒子的增韧机理在于纳米CaCO₃粒子的加入使弹性体EPR的分散更加均匀,EPR颗粒的粒径变小,进而与纳米CaCO₃粒子产生协同增韧的作用。      

超微细滑石粉的表面改性及对聚丙烯性能的影响

利用力学性能、比表面积(BET)等测试方法考察了钛酸酯偶联剂(NDZ-311)对滑石粉(Talc)的表面改性作用。研究发现,在基体材料具有一定韧性的条件下,经NDZ-311表面改性Talc能有效提高复合体系的冲击性能,与未改性Talc填充的复合材料相比,其缺口冲击强度可提高57.7%。利用FT-IR、SEM等考察了无机刚性粒子增韧PP的结构形态及增韧机理,结果表明,NDZ-311在改性Talc过程中,两者间除发生物理吸附作用外,还发生了化学作用,在Talc表面形成了牢固的包覆层,改变了无机粒子的表面性能。     

表面修饰纳米SiO2与聚丙烯共混制备聚丙烯/SiO2纳米复合材料

二氧化硅纳米粒子经表面修饰将丙烯酸酯键接到SiO2表面制备出丙烯酸酯修饰SiO2纳米粒子.丙烯酸酯修饰SiO2纳米粒子与聚丙烯(PP)熔融共混制备PP/SiO2纳米复合材料.研究了纳米粒子对复合材料力学性能的影响,并对纳米粒子增韧机理进行了研究.研究结果表明:复合材料冲击强度在SiO2含量为3.5 wt%时达到最大值,SiO2纳米粒子对聚丙烯基体材料有很好的增强增韧效果.     

微纳米SiO2/PP复合材料增强增韧的实验研究

为了研究无机刚性颗粒对通用塑料聚丙烯 (PP) 的力学性能的影响, 采用熔融共混方法制备了经硅烷偶联剂A-151处理的SiO₂/PP 复合材料, 并通过其缺口冲击、 拉伸、 弯曲试验和冲击断面的形貌观察, 分析研究了微纳米SiO₂颗粒大小、 填充量、 表面改性以及不同颗粒大小SiO₂混合物对PP复合材料增韧、 增强效果的影响。实验结果表明: 纳米SiO₂的加入可以同时改善其韧性、 刚性和强度; 填充量相同, 颗粒越细, SiO₂/PP复合材料的力学性能越好。SiO₂经改性后填充到PP基体中, 明显改善了颗粒在基体中的分散性及基体与颗粒之间界面结合性能, 使复合材料的综合力学性能得到提高。不同颗粒大小的SiO₂混合后填充到PP基体中, 混合SiO₂的协同效应使复合材料拉伸、 弯曲性能进一步提高, 对PP基体具有更好的增强效果, 但其冲击性能下降。      

增强竹塑复合材料力学性能的一种新方法

为了增强竹塑复合材料力学性能,在传统的偶联剂、温度、竹塑比等的影响因素下,再加入竹纤维来提高传统竹塑复合材料的力学性能。以聚丙烯(PP)为基体材料,运用热压工艺,研究了加入竹纤维对传统竹塑复合材料的力学性能的影响。以偶联剂用量、热压温度、竹粉比例、竹纤维用量为正交因素,用极差分析的方法确定影响材料力学性能的最优配方,结果表明,竹塑比为5:5,钛酸酯偶联剂用量1%,热压温度在190℃,竹纤维用量15g,复合材料冲击强度最大达25.26kJ·m-2,拉伸强度最大达27.81MPa,均优于传统复合材料。因此加入竹纤维能有效的提高复合材料的力学性能。     

中空TiO2微球的制备及其对聚丙烯酸酯薄膜保温性能的影响

以阳离子PS微球为模板, 钛酸四丁酯为钛源, 氨水为催化剂制备中空TiO₂微球, 通过物理共混法将中空TiO₂微球引入到聚丙烯酸酯薄膜中, 考察了中空TiO₂微球的空心粒径及用量对复合薄膜光反射性、导热系数及力学性能的影响。结果表明: 中空TiO₂微球的引入可显著提升聚丙烯酸酯薄膜的各项性能, 中空TiO₂微球的空心粒径和用量对复合薄膜的性能有不同程度的影响, 随着中空TiO₂微球空心粒径和用量的增加, 复合薄膜的性能基本呈现先提升后降低的趋势, 其中当中空TiO₂微球空心粒径为300 nm、用量为1%时, 所制备的复合薄膜保温性能和力学性能最优。     

纳米Sb2O3增强聚丙烯基复合材料力学性能

通过球磨分散法和熔融共混法制得纳米Sb₂O₃/溴化环氧树脂-聚丙烯（BEO-PP）阻燃复合材料试样。采用XRD、DSC、拉伸和冲击性能测试,研究了纳米Sb₂O₃/BEO-PP阻燃复合材料的力学性能及其增强机制。研究结果表明：采用球磨法改性后的纳米Sb₂O₃颗粒在PP基体中的分散性和黏结性能得到明显改善;纳米Sb₂O₃颗粒的加入可改善PP基复合材料的强韧性;随着纳米Sb₂O₃质量分数的升高,纳米Sb₂O₃/BEO-PP复合材料的力学性能呈现出先升后降的趋势,PP基体的结晶度逐渐增高;当纳米Sb₂O₃颗粒添加量为2wt%时,纳米Sb₂O₃/BEO-PP复合材料表现出优异的综合性能。     

纳米TiO2/液体硅橡胶直流电缆附件绝缘复合材料的介电性能

高压直流电缆附件在电力系统运行中,由于复合绝缘电导率不匹配极易导致电场畸变引发绝缘故障。针对这一问题,采用直接共混法制备了不同掺杂浓度的纳米TiO₂/液体硅橡胶（LSR）复合材料,并对其微观形貌和介电性能进行了测试研究。结果表明:纳米TiO₂粒子在LSR基体中分散较均匀,随着TiO₂掺杂含量的增加,纳米TiO₂/LSR复合材料试样的相对介电常数和介质损耗因数增大。当纳米TiO₂粒子添加量为4wt%时,纳米TiO₂/LSR复合材料的电导率与电缆主绝缘交联聚乙烯（XLPE）的电导率近似相等,且随着电场强度的增大,两者的电导率变化趋势也基本一致。电声脉冲法（PEA）测量结果表明,添加4wt% TiO₂的纳米TiO₂/LSR复合材料内积聚的空间电荷最少。纳米TiO₂粒子的掺杂,提高了TiO₂/LSR复合材料电缆附件绝缘电导率对电场强度的响应依赖特性,使其能与XLPE绝缘电导率较好地匹配,同时一定程度地抑制了空间电荷的积累,有助于直流电缆附件内复合绝缘电场的均匀分布。      

EVA/TiO2纳米复合材料的制备与性能

采用两种方法优化EVA/TiO2纳米复合材料的制备方法与工艺参数,选取性能最佳的一步法制备样本,进一步应用FESEM方法表征纳米粒子的粒径及分散状态,并测试材料力学性能。研究发现,基于神经网络和遗传算法的优化方法比正交实验分析优化方法更佳;纳米TiO2微粒在EVA基体中分散良好,拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量均有所提高,起到了增强增韧作用。纳米TiO2填充量为5%时,拉伸强度提高最多;纳米TiO2填充量为1%时,断裂伸长率提高最多;随着纳米TiO2填充量的增加,弹性模量整体呈上升趋势。     

聚丙烯酸酯/纳米TiO2复合皮革涂饰剂的研究

以钛酸丁酯为纳米TiO2的前驱体,丙烯酰胺、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯为单体,乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)为偶联剂,采用双原位乳液聚合法制备聚丙烯酸酯/纳米TiO2复合涂饰剂。考察引发剂用量、反应时间及钛酸丁酯用量对乳液及其涂膜性能的影响,并采用红外光谱和透射电镜对复合涂饰剂的结构进行表征。结果表明,随着引发剂和钛酸丁酯用量的增加,涂膜的抗张强度先减小后增大,断裂伸长率先增大后减小,耐水性先增加后减弱;而随着反应时间的延长,涂膜的抗张强度及断裂伸长率呈现与引发剂和钛酸丁酯用量相反的趋势,耐水性基本呈现减弱趋势。红外光谱及透射电镜结果表明纳米TiO2存在于聚丙烯酸酯中,且主要存在于聚丙烯酸酯乳胶粒的表面。     

钛酸酯偶联剂对磷灰石/壳聚糖多孔生物材料性能的影响

以螯合型焦磷酸钛酸酯偶联剂(NDZ-311)为改性剂对壳聚糖(CS)进行改性,采用真空冷冻干燥法制备了HA-TCP/CS多孔生物材料,研究了NDZ-311的用量与多孔生物材料抗压强度和孔隙率的关系,并采用SEM、XRD、IR等对材料进行了分析测试.结果表明,NDZ-311中-O-链状醚键官能团能发生各种类型的酯基转化反应,与CS填料产生交联,材料的抗压强度得到提高,CS填料添加量可达50%以上,且不会发生相分离.随着NDZ-311含量的增加,多孔生物材料的抗压强度先逐渐降低然后升高,孔隙率先逐渐升高然后降低.当m(HA-TCP):m(CS)=7:3时,NDZ-311质量分数为1%时抗压强度为2.3MPa,孔隙率升至最高84.8%,此时多孔生物材料的抗压强度和孔隙率匹配较好,孔隙呈层错板条搭接,且分布均匀,HA-TCP颗粒均匀分散在CS模板上,材料的相结构变化不大,只是材料中各相对应的特征衍射峰的强度略有增强.     

挤出成型PP木塑复合材料的力学性能与改性研究

以聚丙烯(PP)为塑料基体,以木粉为填料,并加入添加剂,用挤出成型法制备了PP基木塑复合材料(PP-WPC),研究了增韧剂、相容剂、偶联剂和颜料对WPC力学性能的影响。结果表明:随着增韧剂POE和EPDM加入量的增加,PP-WPC的冲击强度提高,但弯曲强度和弯曲模量有一定程度的降低,其中POE提高冲击强度的效果优于EPDM;适量加入相容剂或偶联剂能提高PP-WPC的弯曲强度和冲击强度,实验条件下相容剂MAPP最佳用量为8%,偶联剂KH570和KH171最佳用量为1%,其中相容剂提高强度的效果显著优于偶联剂;颜料的加入不同程度地降低了PP-WPC的力学强度,其降低程度顺序为:钛白粉>氧化铁黄>氧化铁红>炭黑。     

SPTW 对聚丙烯复合材料力学性能的影响

目的研究六钛酸钾晶须添加量的不同对聚丙烯复合材料力学性能的影响。方法采用硅烷偶联剂KH550改性六钛酸钾晶须(SPTW),利用熔融共混法,将改性过的六钛酸钾晶须与聚丙烯(PP)、马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)熔融共混制得PP/PP-g-MAH/SPTW复合材料。结果比较不同含量的六钛酸钾晶须对复合材料力学性能的影响,发现添加适量改性过的六钛酸钾晶须可明显改善复合材料的力学性能。随着六钛酸钾含量的不断增加,其弯曲强度也增大,当SPTW的质量分数为12%时,弯曲强度提高了21.5%,随着含量的继续增加,弯曲强度开始下降;其拉伸强度和冲击强度都呈先增加后降低的趋势,在SPTW质量分数为8.3%左右时,其拉伸强度和冲击强度分别提高了19.7%和31.8%。结论在聚丙烯中添加经硅烷偶联剂KH550改性的SPTW,其质量分数为12%时,力学性能最佳。     

新型的高杀菌纳米二氧化钛/聚丙烯复合材料的结构和物理特性研究

基于一种新型的纳米二氧化钛(TiO₂)粉体,利用熔体共混方式制备了纳米TiO₂/聚丙烯(PP)复合材料,研究了复合材料的相分散结构、结晶特性、力学性能、杀菌性能和流动性能。结果发现:新型纳米TiO₂在聚丙烯中有较好的分散度,绝大多数纳米TiO₂在聚丙烯中的聚集体尺寸接近于100纳米;新型纳米TiO₂对聚丙烯有一定的结晶成核作用,但并不能提高结晶度;复合材料的力学性能随纳米TiO₂含量的增加呈现出拉伸强度下降,伸长率降低,模量和冲击强度上升的趋势。2％纳米TiO₂含量的聚丙烯复合材料的综合物理机械性能较好。新型纳米TiO₂填充到PP中可以起到良好的抗菌杀菌作用,但也在一定程度上使聚丙烯发生氧化降解,进而导致纳米TiO₂/聚丙烯复合材料的流动性略优于纯聚丙烯。     

凹凸棒土/ 聚丙烯/ 聚碳酸酯三元复合材料的力学性能及增韧机理

通过两步法熔融共混工艺制备了具有核壳特征凹凸棒土(AT) / 聚丙烯( PP) / 聚碳酸酯( PC) 三元复合材料。利用TEM 观察复合体系的亚微相态。使用万能材料拉力机、冲击实验仪等手段测试了复合材料的力学性能, 并对三元复合体系的增韧机理进行了探讨。结果表明, PC 连续相中形成了以AT 为核、PP 为壳的分散相。这种核2壳结构特征相包容粒子对PC 具有良好的增韧效果, 且强度较PP/ PC 二元共混体系有所提高。结合冲击断面形貌的SEM 分析, 认为AT/ PP/ PC 三元复合体系中的增韧机制主要是界面脱粘、空化作用和AT 对分散相的增强作用。      

硼酸铝晶须增强氰酸酯树脂的性能

采用硼酸铝(AlBw)晶须改性氰酸酯树脂制备出氰酸酯树脂/晶须复合材料,研究了表面处理和晶须用量对氰酸酯树脂体系的反应活性、复合材料力学性能以及耐湿热性的影响.结果表明,未经表面处理的AlBw晶须不能改善氰酸酯树脂体系的韧性,反而使树脂韧性下降,表面处理的晶须均可以改善树脂的力学性能,经硼酸酯偶联剂处理后的AlBw晶须使树脂体系冲击强度提高.采用硼酸酯偶联剂对AlBw晶须进行表面处理可明显改善晶须在树脂体系中的分散性.在晶须用量低于8%时,随着晶须加入量的增加,树脂体系的力学性能增大,氰酸酯树脂/晶须复合材料表现为韧性断裂并有明显的晶须拔出现象.晶须的加入使树脂体系耐热性和耐湿热性提高,加入8%的AlBw晶须使体系吸水率下降,冲击强度和弯曲强度保持率提高.