HOPE/CaCO_3共混物中的“芯-壳”模型

经磷酸酯偶联剂处理的碳酸钙粒子表面沉积一层烷基磷酸钙盐,其与高密度聚乙烯(HDPE)熔融共混时相互作用形成柔性界面层。将栗性界面层看成碳酸钙的壳,碳酸钙粒子看成芯,笔者建立了碳酸钙的“芯-壳”模型,该模型得到了电子显微镜和拉伸实验的证实。本文还分析了碳酸钙芯-壳内外的应力分布,结果表明,界面粘接和壳层厚度对HDPE/CaCO_3共混物的刚性和韧性具有重要影响。     

高岭土增强增韧聚乙烯的研究

采用硅烷类偶联剂 (KH5 70 )和大分子偶联剂来改善高岭土 HDPE的界面粘结 ,以达到增强增韧HDPE的作用。研究结果表明 ,用KH5 70改性的高岭土粒子 (<5 % ,w)填充HDPE ,可起到一定的增韧增强作用 ,其中KH5 70的最佳含量为 2 % (w)。用大分子偶联剂改性的高岭土粒子 (2 0 % ,w)填充HDPE ,可以获得比KH5 70更好的增韧增强效果 ,其中大分子偶联剂的最佳含量为 1 % (w)     

用核壳型聚合物粒子增韧改性环氧树脂

介绍了环氧树脂增韧改性的新方法,即用橡胶弹性体、热塑性树脂、刚性粒子和核壳型结构聚合物来增韧环氧树脂。采用种子乳液聚合法制备出了聚丙烯酸丁酯/聚甲基丙烯酸甲酯(PBA/PMMA)核壳型聚合物粒子,并对其表观形貌及结构进行了SEM和FTIR分析。将所制备的核壳型聚合物粒子增韧改性环氧树脂,当用量仅为环氧树脂用量2％时,冲击强度有明显提高。     

聚甲醛的增韧行为

研究了弹性体对聚甲醛的增韧行为,发现材料的韧性不仅与弹性体的含量有关,而且与共混时的剪切速率有关。当弹性体的含量高到一定程度,分散相的粒间距达到临界值,则发生明显的脆韧转变。 随着材料韧性的增加,其相对结晶度下降,在其结晶度下降最大处,材料由脆性到韧性有突变。     

利用弹性体增韧木粉/HDPE复合材料

为提高木塑复合材料的韧性,在木粉/高密度聚乙烯(WF/HDPE)复合材料制备过程中引入了3种弹性体:聚烯烃弹性体(POE)、弹性体改性聚乙烯(BPB)和接枝改性的聚烯烃弹性体(A669)。通过对WF/HDPE复合材料冲击强度和抗弯弹性模量的测试,确定出既能有效提高WF/HDPE复合材料韧性又能维持材料刚性的增韧剂种类及其用量,并通过结晶行为、热力学性能及界面结合分析等探讨了其增韧原理。通过对比可知,A669的增韧效果最为明显,质量分数为4%时冲击强度达到15.31kJ/m~2,相对于无添加配方提高了52.34%且抗弯弹性模量只下降6.09%。XRD和DSC分析结果表明:A669的添加阻碍了WF/HDPE复合材料的结晶行为,使其在略低的温度下才可以结晶,且结晶度下降,晶粒尺寸增大,衍射角所对应的衍射面增大,因此吸收和损耗了更多的能量;A669的添加还降低了WF/HDPE复合材料的玻璃态转变温度。DMA和SEM分析结果显示:A669的添加使WF/HDPE复合材料呈现出显著的黏性特征,断裂面的HDPE塑料基质出现拉丝现象,从而达到提高材料韧性的效果。转矩流变测试表明A669的添加使WF/HDPE复合材料的扭矩略有降低,对加工没有不利影响。适当添加A669可以使木塑复合材料同时具备良好的韧性和刚性,对扩大其在建筑模板等领域的应用具有重要意义。     

碳酸钙品种对无规共聚聚丙烯树脂力学性能与热传导性能的影响

采用不同品种的碳酸钙粒子与无规共聚聚丙烯(PPR)熔融共混,制备了系列碳酸钙/PPR复合材料。考察了碳酸钙粒子形状、粒径和弹性体增容剂对PPR树脂力学性能和热传导性能的影响。结果表明:粒子形状对复合材料的热传导性能有重要影响,其中,无定形的重质碳酸钙对复合材料热传导性能的提高优于纺锤形的轻质碳酸钙和针状碳酸钙晶须。粒径对复合材料的热性能也有影响,小尺寸粒子对改善复合材料的热传导性能更好。弹性体增容剂对改善复合材料的韧性发挥了重要作用,但其对材料热传导性能的提高无益。     

母料中阻交联剂对HDPE/E-TMB共混物力学性能及熔体流动速率的影响

以HDPE为基体树脂,乙丙弹性体(M)和丁苯弹性体(N)为增韧剂,加入适量引发剂、阻交联剂等,通过化学反应研制出2种聚乙烯增韧母料E1-TMB和E2-TMB,将2种增韧母料与HDPE热机械共混制得HDPE/E1-TMB和HDPE/E2-TMB共混物。研究了阻交联剂类型及用量对共混物力学性能和熔体流动速率的影响。结果表明,当增韧体系中弹性体含量为8%,使用阻交联剂3且含量为1.7%时,HDPE/E2-TMB共混物的综合力学性能最好。     

增强增韧填充母粒的开发研究

强度和韧性的提高是实现通用塑料高性能化的关键问题。1984年提出的刚性粒子增韧聚合物方法,其目的是寻找一种同时提高聚合物材料强度和韧性的新途径。通过研究发现,刚性粒子—硬核/弹性体—软壳结构粒子均匀分散在聚合物基体中这一微观形态的形成是获得刚性粒子增强增韧聚合物材料的关键。然而没有一种获得上述微观形态的实施方法能够满足工业化大规模生产的需要,因此,很多刚性粒子增强增韧聚合物材料停留在实验室研究阶段。针对这一问题,找到一种可以实际应用的制备刚性粒子增强增韧聚合物材料的新方法、新技术是十分必要的。中国科学院化学研究所工程塑料国家重点实验室表面与界     

SBS包覆交联聚苯乙烯刚性粒子增韧聚丙烯研究

用乳液聚合方法制备了交联聚苯乙烯刚性粒子XPS(直径150nm～180nm)，然后用SBS嵌段共聚物将XPS刚性粒子进行包覆，再与聚丙烯复合。随SBS用量增加，该复合物的冲击强度增加，当SBS用量6％～8％时，聚丙烯发生脆韧转变，拉伸强度稍有下降。PP复合材料断面图像显示XPS粒子分布均匀，直径几乎比原始粒子扩大了一倍，粒子和基材界面模糊。这种破坏形式是典型的韧性破坏。上述结果说明，     

共混合金力学性能的研究 Ⅰ.双组分合金力学性能的研究

对弹性体分散相和刚性体分散相对共混合金力学性能的影响进行了研究。将ＣＰＥ、ＡＣＲ、ＡＢＳ、ＰＰ和ＣＰＰ分别与ＰＶＣ基质共混，得到的实验结果是不论刚性体分散相，还是弹性体分散相皆对ＰＶＣ共混合金有增韧作用，但增韧的效果有所不同。其中弹性体增韧的结果是随着弹性体分散相用量的增加，共混合金的冲击强度持续增加，在某一点后增加速度变快；而刚性体增韧的结果是随着刚性体分散相用量的增加，共混合金的冲击强度在某一点达到最大值     

滑石粉等填充改性高密度聚乙烯的性能研究

利用无机组合粒子的协同效应对HDPE进行增强增韧改性，以滑石粉、碳酸钙2种典型的具有不同形状特征的无机粉体和HDPE树脂为对象体系进行共复合研究。结果表明，共复合体系可以同时发挥2种具有不同形状的无机粉体的优势，具有较高的拉伸强度和较好的冲击韧性。     

微波辐照增韧高密度聚乙烯共混材料的研究

采用自行设计的聚合物微波辐照装置，研究微波辐照对填充高密度聚乙烯共混材料力学性能的影响。结果表明，微波辐照能在不影响材料刚性的基础上，提高材料的韧性和断裂伸长率，炭黑、钛酸铅锆（PZT）、碳酸钙填充的高密度聚乙烯经微波辐照后在保持屈服强度基本不变的情况下断裂伸长率分别提高了270％、100％、41％。透射红外光谱（FT－IR）、光电子能谱（ESCA）和扫描电镜（SEM）分析表明，微波辐照对以微波导体为填料的高密度聚乙烯的增强是界面化学反应和物理浸润协同作用的结果；微波对介电材料为填料的高密度聚乙烯的增强主要是物理浸润的结果。微波辐照对不同填料填充高密度聚乙烯的界面相互作用的强弱顺序为：微波导体＞磁性材料＞介电材料。     

无机填料对木粉/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

目的考察无机填料的种类、粒径以及添加量对PF/HDPE复合材料力学性能和热稳定性的影响。方法以杨木纤维(PF)、高密度聚乙烯(HDPE)、BaSO4、CaCO3、云母粉为原料,采用熔融共混和注塑成型的方法制备PF/HDPE复合材料,进行力学、热重、扫描电镜测试分析。结果3种无机填料均改善了PF/HDPE复合材料力学及热稳定性能,填充CaCO3获得的复合材料性能优于填充BaSO4、云母粉获得的复合材料,并且随着填料颗粒粒径的减少,改善效果增强。填料的添加量需要保持在一定范围内,添加量过低或过高均会造成性能下降。结论添加CaCO3(质量分数为9%,3000目)制备的PF/HDPE复合材料具有最佳的力学及热稳定性。     

超细硫酸钡和轻质碳酸钙协同增韧聚乳酸混杂材料的制备及性能

采用熔融共混和模压成型工艺制备超细硫酸钡(BaSO_4)和轻质碳酸钙(CaCO_2)协同增韧聚乳酸(PLA)混杂材料。在保持CaCO_2质量分数恒定的情况下,着重考察了BaSO_4的含量对混杂体系的微观结构、力学性能、熔体流动速率和热稳定性的影响。结果表明:适量BaSO_4的引入在基体中分散均匀且界面结合良好,显著提高了材料的韧性。当BaSO_4的质量分数为15%时,PLA混杂材料的冲击韧度和断裂伸长率较PLA/CaCO_2体系分别提高了60.38%和151.90%。随着BaSO_4含量的增加,拉伸强度逐渐下降,而弹性模量却持续上升。总体上,BaSO_4的引入降低了PLA混杂材料的熔体流动速率,但对PLA的热分解行为影响甚微。     

CaCO3刚性粒子增韧HDPE的脆韧转变研究

研究了ＨＤＰＥ／ＣａＣＯ３增充体系中ＣａＣＯ３表面处理，粒径，含量及其体树脂分子量，结晶性与其材料缺口冲击强度，产生脆韧转变现象及其体晶态结构间的关系。结果表明，该共混体系中界面应力的应变诱导致结晶作用及其所引起的基体中伸展链晶体络结构的形态是该材料实现脆韧转变的重要原因。     

刚性填料粒子增韧HDPE及其增韧机理

在总结以往研究工作的基础上，侧重研究了HDPE基复合材料界面应力的诱导结晶效应及其与材料性能间关系，重点讨论了CaCO3／HDPE填充体系的界面粘合性，以及CaCO3粒径、粒径分布、含量及其试样熔体冷却速率等与其基体的诱导结晶效应及材料韧性间关系，并由此结合介绍了相应的韧性机理、增韧模型及其相关的基体结晶动力学验证结果。     

滑石粉/碳酸钙增强增韧高密度聚乙烯的研究

采用熔融共混法制备HDPE复合材料,研究了talc和(或)CaCO3的添加量对HDPE复合材料力学性能的影响。结果表明,将滑石粉和碳酸钙共复合时,可以同时发挥片状滑石粉的增强作用和近球状碳酸钙的增韧作用;当无机粉体的添加量为30%时,HDPE/talc/CaCO3共混复合体系的拉伸强度提高了29.9%,冲击强度提高了56.1%,弯曲强度提高了40%。     

Electrical and mechanical properties of expanded graphite/high density polyethylene nanocomposites

High density polyethylene (HDPE) were filled with expanded graphite particles that have different particle sizes, 5–7 μm (EG5) and 40–55 μm (EG50) in diameter. Nanocomposites were prepared by the melt-mixing technique using EG5 and EG50 at different weight ratios. Transmission Electron Microscopy (TEM) was used to observe the morphology of the nanocomposites. X-ray diffraction patterns of EG5-HDPE and EG50-HDPE nanocomposites were investigated. Tensile tests were carried out to determine tensile strength, Young’s modulus and elongation at break values. The storage modulus and loss modulus were evaluated by Dynamic Mechanical Analysis (DMA). The effect of EG5 and EG50 on electrical conductivity of HDPE was also determined. The tensile strength of HDPE increased 18.7% and 8.5% when 40 wt% EG5 and EG50 was added into HDPE, respectively. The storage modulus of EG5-HDPE and EG50-HDPE is higher compared to that of HDPE. Incorporation of EG5 and EG10 into HDPE also increased the relaxation transition peak of HDPE. The values of electrical conductivity for EG50-HDPE nanocomposites under the same filler content obtained higher in comparison with those for EG5-HDPE nanocomposites.     

PA6/EPDM-M/CaCO3三元复合材料力学性能影响因素研究

通过两步法工艺制备了PA6/EPDM-M/CaCO3三元复合材料,并研究了CaCO3粒径、CaCO3用量、EPDM-M用量及预混时间对该复合材料力学性能的影响。研究表明CaCO3粒径对复合材料的力学性能影响最大,尤其是冲击性能。并采用SEM观察了试样的冲击断面,结果显示,含CaCO3粒径较小的复合材料在受到外力冲击时发生明显的塑性变形,断面呈现微纤化,具有较高的冲击强度。