PP/EVA共混体系的动态流变行为研究

采用动态流变方法研究不同配比下PP/EVA共混体系的相分离行为。研究发现,EVA与PP相容性较差,当EVA含量超过20%时,体系发生相分离;当EVA含量超过50%时,就会产生相反转。本研究采用Cole-Cole曲线、Han曲线、Van Gurp曲线以及TTS迭加等方法对PP/EVA共混体系相行为进行表征。     

PP/HDPE/EPDM三元共混物熔体的动态流变行为

用旋转流变仪测试了三元共混物PP EPS 30RA/HDPE 8916/EPDM和PP T30S/HDPE 5306/EPDM的动态流变行为,采用广义Maxwell模型对损耗模量-角频率曲线进行了拟合。结果表明,低频下,随着PP/HDPE质量比的增加,2种共混物的复数黏度逐渐增加,而储能模量值先增加后下降,最大值对应的PP/HDPE质量比为70/30。当PP EPS 30RA/HDPE 8916/EPDM三元共混物各组分质量比分别为30/70/3、50/50/3和70/30/3时,储能模量在低频下均出现第二平台,而PP T30S/HDPE 5306/EPDM共混物未出现该现象。在PP/HDPE/EPDM质量比达到50/50/3后,2种PP/HDPE/EPDM共混物的特征松弛时间逐渐变长。2种共混物的松弛模量-松弛时间曲线呈"扫把"状,模量高时松弛时间聚集,模量较低时松弛时间发散。     

热诱导相分离法制备低密度聚乙烯微孔膜--(Ⅰ)低密度聚乙烯(18D)/二苯醚体系

选择低密度聚乙烯(LDPE-18D)为主体材料,二苯醚(DPE)为稀释剂,用热诱导相分离法(TIPS)制备了疏水性的聚乙烯微孔膜,重点对不同浓度的LDPE/DPE微孔膜结构以及采用不同牌号的LDPE和采用高密度聚乙烯(HDPE)制备的微孔膜进行了对比探讨.利用浊度法测出了LDPE-18D/DPE体系的双结点线,DSC法测出了相应的结晶温度曲线,从而得到了LDPE-18D/DPE体系的热力学相图.实验结果表明,在不同浓度的LDPE-18D/DPE体系中,因具有不同的相分离机理而形成不同结构的微孔膜;当LDPE-18D的初始质量分数为10%～30%时,体系将首先发生液-液相分离;当初始质量分数为40%～50%时,体系将发生固-液相分离,而当初始质量分数大于50%时,体系将不会产生微孔结构;微孔膜的孔径随着LDPE-18D的初始质量分数增加而逐渐减少.     

利用超临界CO2调控聚合物二元共混物的相形貌及力学性能

共混物的相态结构在很大程度上决定了共混物的物理性质。本工作以超临界CO_2为溶剂,通过改变工艺来调控聚丙烯(PP)/三元乙丙橡胶(EPDM)共混物的相形貌,进而利用动态力学分析(DMA)仪研究其力学行为。结果表明,利用CO_2在PP和EPDM基体中较大的溶解度和溶胀度差异,在CO_2环境下退火处理PP/EPDM,可以显著增加EPDM相体积分数,进而促使EPDM相形貌从海-岛状结构向双连续结构转变。力学性能测试结果表明,在相同EPDM含量下,真空热退火后材料性能并没有发生显著变化,而经过CO_2退火后材料的储能模量和损耗模量均有提高,这意味着材料的刚性和韧性都得到提升。     

弹性体对微发泡聚丙烯复合材料发泡行为的影响

以化学发泡为主线,在聚丙烯(PP)基体中添加弹性体三元乙丙橡胶(EPDM)制备微发泡聚丙烯复合材料。利用旋转流变仪、差示扫描量热法和扫描电镜等手段,系统地研究EPDM对微发泡PP材料发泡行为的影响。结果表明,EPDM的加入提高了PP材料的熔体强度,对PP材料发泡质量有明显改善;同时使PP复合材料的降温结晶峰向高温移动,能有效抑制泡孔的变形及并泡等恶化现象。当EPDM的质量分数为20%时,泡孔形态较为理想,其泡孔直径和泡孔密度分别为14.43μm,2.49×10⁷cm^-3。与未加EPDM的微发泡PP复合材料比较,EPDM的加入能够拓宽发泡PP复合材料的发泡温度窗口,发泡温度范围为180~195℃。     

分散相含量对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物/聚丙烯原位微纤复合材料微纤形态、结晶行为及流变和力学性能的影响

利用微纳层叠共挤出装置成功制得EVA/PP原位微纤复合材料(MFCs),并对其微纤形态、力学性能、结晶性能和流变行为进行了研究。结果表明:PP在EVA中能够形成微纤,且随PP含量增加,直径较大的微纤数量显著增多,MFCs的储能模量(G′)和损耗模量(G″)都相应增大。且当PP含量低于10%(质量分数,下同)时,复合材料体系是部分相容的,但当PP含量超过10%时,体系发生相分离现象。PP微纤能够有效提高EVA的拉伸强度。当PP含量为20%时,拉伸强度最大,为16.71MPa,比纯EVA树脂提高了42.9%。差示扫描量热法(DSC)测试显示PP微纤会阻碍EVA的结晶行为,使MFCs的结晶度降低。     

1-十六烯对马来酸酐熔融接枝聚丙烯接枝行为的影响

采用Haake转矩流变仪制备了马来酸酐(MAH)和1-十六烯/MAH二单体熔融接枝聚丙烯(PP)体系,利用差示扫描量热仪和红外光谱分析了1-十六烯作为第二单体对MAH-g-PP接枝行为的影响。结果表明,纯MAH-g-PP体系接枝率只有0.68%,而当1-十六烯与MAH物质的量比为0.7时,接枝率达到最大值,达1.69%。接枝机理分析认为,1-十六烯作为第二单体与MAH共接枝PP时,可能与MAH发生烯反应,生成的反应物中1-十六烯部分与PP化学结构相近,使得反应物更容易接枝到PP上,从而显著提高了接枝率。     

DCP用量对PP／EPDM共混物力学性能及形态的影响

过氧化二异丙苯（DCP）能有效降解PP;当DCP用量为2‰（质量分数）时,PP／EPDM共混物的冲击强度较高。共混物的相形态结构表明,EPDM橡胶粒子均匀地分散在基体中。     

热诱导相分离法制备低密度聚乙烯微孔膜——（I）低密度聚乙烯（18D）／二苯醚体系

选择低密度聚乙烯(LDPE-18D)为主体材料，二苯醚(DPE)为稀释剂，用热诱导相分离法(TIPS)制备了疏水性的聚乙烯微孔膜，重点对不同浓度的LDPE／DPE微孔膜结构以及采用不同牌号的LDPE和采用高密度聚乙烯(HDPE)制备的微孔膜进行了对比探讨。利用浊度法测出了LDPE-18D／DPE体系的双结点线，DSC法测出了相应的结晶温度曲线，从而得到了LDPE-18D／DPE体系的热力学相图。实验结果表明，在不同浓度的LDPE-18D／DPE体系中，因具有不同的相分离机理而形成不同结构的微孔膜；当LDPE-18D的初始质量分数为10％～30％时，体系将首先发生液-液相分离；当初始质量分数为40％～50％时，体系将发生固-液相分离，而当初始质量分数大于50％时，体系将不会产生微孔结构；微孔膜的孔径随着LDPE-18D的初始质量分数增加而逐渐减少。     

剪切和拉伸流场对动态硫化EPDM/PP的力学性能与结晶结构的影响

利用以拉伸流场为主的叶片挤出机(VE)和以剪切流场为主的双螺杆挤出机(TSE)分别制备了不同组分比的动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯(EPDM/PP)热塑性弹性体。通过对2种流场作用下共混物的力学性能、结晶熔融行为以及晶体形貌和晶体结构的对比分析,研究了拉伸流场对动态硫化EPDM/PP结构与性能的影响。结果表明,与双螺杆挤出机相比,由于拉伸流场更好的分散混合效果,EPDM/PP热塑性弹性体中的PP相能在较低温度结晶,共混物中PP相的晶体尺寸更小,分布更均匀,EPDM相与PP相界面结合更好,共混物的力学性能得到了显著提高;拉伸流场对EPDM/PP热塑性弹性体中PP相的晶格结构无影响,但对PP的结晶度影响较大。     

动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯橡胶:流变、结晶和动态力学性能

运用动态硫化法制备EPDM/PP橡胶,研究了其流变行为、结晶及动态力学性能。利用扫描电镜观察了硫化EPDM/PP橡胶熔融共混后EPDM颗粒在PP基体中的分散情况。动态力学性能(DMA)和拉伸性能测试的结果显示橡塑比为40/60时,EPDM/PP橡胶的综合性能最为优异。研究了硫化EPDM/PP橡胶在黏性弹性区域的振荡剪切行为。DMA结果显示橡塑比提高导致储能模量与tanδ下降。流变行为表明,复合黏度随交联密度的增加而增加,弹性变形优于黏性流动。硫化过程使EPDM颗粒细化导致PP分子链结晶受阻。     

过氧化物动态硫化EPDM/PP热塑性弹性体的等温结晶行为

通过差示扫描量热分析法详细表征了PP、PP/过氧化物、EPDM/PP及过氧化物动态硫化EPDM/PP(TPV)的等温结晶行为。结果表明,与EPDM的简单共混既降低了PP的结晶速率也降低了PP的结晶度,过氧化物动态硫化后交联的EPDM颗粒作为异相成核剂,能大大提高PP的结晶速率但也严重地降低了PP的结晶度,TPV的Avrami指数为3.5,符合异相成核的三维球型生长方式。X射线衍射结果表明,4组样品的晶体结构完全相同,仍为α型单斜晶体。熔融曲线显示过氧化物/PP及TPV相比PP,在153℃出现额外熔融峰,PP原有的160℃熔融峰逐渐消失而153℃熔融峰强度逐渐增强且体系的结晶度逐渐降低。采用移动窗口二位相关红外对TPV熔融行为进行研究,发现153℃处的熔融峰对应于10个和5个单体单元螺旋序列结构,160℃时对应12个单体单元螺旋序列结构。较低的结晶温度有助于长螺旋序列结构的形成及PP结晶度的提高。     

PPC/PBS共混体系的粘弹特性

用熔融共混法制备了聚碳酸亚丙酯(PPC)/聚丁二酸丁二醇酯(PBS)共混材料,并采用流变学方法对所制备的共混体系的粘弹特性进行了深入研究。结果表明,PPC/PBS为典型的热力学不相容体系,PBS的加入提高了PPC的加工性能;当PBS的质量分数约为40%~50%时,体系发生相反转,这与Paul模型对相反转点预测的结果一致;在相分离区,动态模量偏离了经典的低频末端标度规则,Han图表现出不同于均相体系的特征,引起时温叠加原理失效;与Gramspacher-Meissner模型相比,Palierne模型可以较好地描述PPC/PBS体系的线性粘弹行为。     

PP/EPDM/纳米TiO_2复合材料的性能研究

采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/纳米二氧化钛(纳米TiO_2)/三元乙丙橡胶(EPDM)复合材料,分别研究了纳米TiO_2和EPDM的含量以及不同共混工艺对复合材料力学性能的影响,并对4种工艺制备的复合材料的形态结构进行分析。结果表明:固定纳米TiO_2含量为3%(wt,质量分数,下同),当EPDM的含量为10%时,PP/EPDM/纳米TiO_2三元复合材料的综合力学性能最好;固定EPDM含量为10%,当纳米TiO_2的含量为4%时,PP/EPDM/纳米TiO_2三元复合材料缺口冲击强度最高;二步法工艺均好于一步法工艺,4种工艺中制备得到"核壳"结构的复合材料韧性最好;纳米TiO_2粒子经两次共混分散性更好,有利于提高韧性。     

聚丙烯种类对硅烷交联PP/POE(EPDM)共混材料性能的影响

目的 针对聚丙烯原料的选择对硅烷交联PP/POE(EPDM)共混材料性能的影响,进行系统的研究分析。方法 固定PP和POE(EPDM)的质量比为70∶30,添加VTMS,DCP,DBTDL的质量分数为1.5%,0.1%和0.1%,制备分别以PP-B和PP-H为基体材料的硅烷交联共混材料;研究2种共混材料的凝胶含量、结晶行为、流变性能、力学性能、微观结构等的差异,分析不同基体聚丙烯对硅烷交联聚丙烯共混材料力学性能产生影响的原因。结果 虽然PP-B的性能优于PP-H,但与POE(EPDM)硅烷交联后,PP-H在力学性能、热稳定性等方面优于PP-B,PP-B的交联程度更高。结论 在PP/POE(EPDM)硅烷交联材料的选择中,为了达到节省资源,并获得最佳性能的目的,应充分考虑聚丙烯原料种类对共混材料性能的影响,以选择出最优方案。     

聚丙烯/三元乙丙胶/凹凸棒土三元复合体系的力学性能与亚微相态

通过两步法共混工艺制备了含核-壳结构特征相包容粒子的聚丙烯／三元乙丙胶／凹凸棒土三元复合材料,研究了复合材料的力学性能和亚微现相态结构,并对核-壳结构特征相包容粒子对PP的增韧机理进行了初步探讨．结果表明,AT在EPDM中疏松堆砌,形成以AT堆砌体为核、EPDM为壳的分散岛相。核-壳结构特征相包容粒子对基体具有良好的增韧和增强效果的平衡,对于m(PP)／m(EPDM)／m(AT)=100／20／5的体系,其缺口冲击强度较纯PP提高约5倍,而屈服强度和扬氏模量分别较m(PP)／m(EPDM)=100／20体系提高25％和110％。     

POSS-NH2自组装改性累托石/EPDM橡胶复合材料的制备与性能研究

以异丁胺基多面齐聚倍半硅氧烷(Aminopropyllsobutyl POSS,POSS-NH2)作为插层剂对累托石(Rectorite,REC)进行有机化处理,并应用于三元乙丙橡胶(Ethylene propylene diene monomer,EPDM)体系,采用机械共混法制备了POSS-NH2自组装改性累托石/三元乙丙橡胶(POSS-REC/EPDM)复合材料。考察了POSS-REC在橡胶体系中的剥离行为、复合材料的微观结构、力学性能及热学性能。结果表明:POSS-REC添加量较低时形成较均一的插层-剥离型纳米复合材料;POSS-REC添加量为3%(质量分数)时,复合材料力学性能和热学性能最佳,与纯EPDM橡胶相比,其拉伸强度提高245.5%,断裂伸长率提高113.3%,热分解温度提高7.7℃。     

导电粒子/聚硅氧烷悬浮体系的流变特性与粒子相结构演变行为

采用导电-流变行为同步监测的方法,对比研究炭黑(CB)、石墨烯(r GO)填充聚硅氧烷(PDMS)悬浮体系粒子相结构对应变剪切作用的响应规律。r GO/PDMS、CB/PDMS体系的模量与电性能随粒子含量增加呈现典型的逾渗行为;r GO质量分数约为1.5%时,导电网络结构基本形成,所需用量远低于CB填充体系(质量分数3.5%)。导电-流变同步监测结果表明,r GO粒子网络结构对振荡剪切作用非常敏感,γ0.3%时,导电通路即开始发生破坏,且这种被破坏的r GO导电网络结构在随后的递减应变扫描和100℃-5000 s热处理过程中很难回复。而受振荡剪切破坏的CB网络结构可瞬间回复。     

PP/EPDM/煤泥复合材料的非等温结晶动力学研究

采用差示扫描量热法(DSC)和偏光显微镜(POM)研究了聚丙烯(PP)/三元乙丙橡胶(EPDM)/煤泥复合材料的非等温结晶行为。通过Jeziorny法、Ozawa法和莫志深法分别对非等温结晶过程进行研究,并用Kissinger法和Takhor法得到迁移活化能。结果表明:煤泥的加入影响了结晶过程中链段的扩散、排列,使结晶速率变慢。当煤泥含量为10%(wt,质量分数,下同)时,煤泥被EPDM包覆后分布在PP中,而当煤泥含量增多时,大部分煤泥直接分散在PP中。分散状态的煤泥在结晶过程中起到了成核剂的作用。当煤泥含量为20%时,复合材料的迁移活化能最低,达到168.48kJ。     

超微竹炭增强聚丙烯复合材料的制备与性能

为提高聚丙烯(PP)基复合材料的力学性能和热学性能,将不同质量分数的超微竹炭(UFBC)作为增强体引入聚丙烯,通过熔融挤出及注塑成型工艺制备UFBC/PP复合材料。利用SEM和DSC分析、力学强度和吸湿性测试等手段综合表征复合材料性能。结果表明:UFBC与PP基体间界面结合紧密;UFBC的添加对PP复合材料的力学强度有较好的增强效果:UFBC质量分数为30wt%时,UFBC/PP复合材料的拉伸强度和弯曲强度达到较大值,分别为26MPa和54MPa,较纯PP分别提高了9%和18%,UFBC/PP复合材料的耐湿性仍保持较佳水平,吸湿率均小于0.1%;UFBC质量分数为40wt%时,熔融温度提高了3.1℃;UFBC质量分数为50wt%时,UFBC/PP复合材料的结晶温度提高了10.8℃。UFBC的添加有效促进了UFBC/PP复合材料的结晶,改善了其加工性。