聚丙烯/四钛酸钾晶须复合材料研究

以PP-g-GMA为增容剂,利用熔融共混法制备了PP/PP-g-GMA/K_2Ti_4O_9晶须复合材料,借助于SEM、DSC和其他测试手段对复合材料的结构和性能进行了考查.SEM观察发现,K_2Ti_4O_9晶须含量较低时,分散较均匀,与树脂界面结合较好,含量较高时,粒子有团聚现象.力学性能测试结果表明,K_2Ti_4O_9晶须的加入提高了基体树脂的缺口冲击强度,对材料的拉伸强度影响不大.DSC测试结果表明,K_2Ti_4O_9晶须对PP的结晶有异相成核作用,出现双熔融峰和双结晶峰现象,使PP的结晶度提高,同时使PP的结晶温度大幅提高.     

玻璃纤维/聚丙烯复合材料界面研究

采用γ射线预辐照固相接枝和偶联剂分别对聚丙稀粉粒 (PP)和玻璃纤维 (GF)进行表面改性 .研究接枝PP在基体中的含量、玻璃纤维经偶联剂处理对复合材料层间剪切强度 (ILSS)、拉伸强度的影响 .通过SEM对复合材料的拉伸断口进行了分析 .     

硅烷偶联剂处理对 SF/PP结构和性能的影响

采用熔融共混和注塑成型的方法制备了硅烷偶联剂处理的剑麻短纤维(SF)增强聚丙烯(PP)的复合材料,研究了SF表面偶联剂处理对复合材料的晶形结构、微观结构、热性能及力学性能的影响.结果表明硅烷处理削弱了SF在PP结晶过程中的异相成核作用,降低了SF/PP复合材料中PP相的结晶度、结晶温度和结晶速率;提高了复合材料中β-晶型PP的相对含量;增强了SF/PP的界面键合,显著提高了复合材料的冲击强度.     

凹凸棒石/弹性体协同改性聚丙烯

通过熔融共混法,制得了聚丙烯(PP)/硅烷偶联剂改性的天然凹凸棒石(OATT)/聚烯烃弹性体(POE)三元复合材料和PP/OATT、PP/凹凸棒石(ATT)二元复合材料,研究了复合材料的力学性能、流变性能和热性能。力学性能研究结果表明:在二元体系中,复合材料的拉伸强度随着ATT和OATT含量提高而提高,但是在相同凹凸棒石含量下,PP/OATT复合材料的拉伸强度提高更显著;PP/ATT复合材料的冲击强度与纯PP比较没有提高反而下降,而PP/OATT的冲击强度则随着OATT含量提高先增后降,并在OATT含量为1%时达到最大值。在PP/OATT/POE三元体系中,当固定PP/OATT比例为100/5时,POE含量达到5%,复合材料冲击强度为8.91KJ/m2,与未加POE体系相比提高了21.10%;当POE含量增加到15%时,复合材料冲击强度提高了44.80%,并且其拉伸强度基本得到保持,说明POE和OATT对PP具有明显的协同增韧增强效果。流变曲线分析表明,在低的剪切速率下,改性的凹凸棒石对PP复合材料的流动性能有较好改善。DSC分析结果表明,POE和OATT均能有效地促进PP结晶,并且OATT/POE二元组分对...     

碳纳米管含量对碳纳米管/聚丙烯复合材料性能及微结构制品的影响

采用稀释母料的熔融共混方式制备碳纳米管/聚丙烯复合材料(CNTs/PP)并加工出微结构面板.研究不同含量CNTs的复合材料的结晶行为、力学性能以及流变性能,得到CNTs对聚合物的增强机理,开拓CNTs复合材料在微结构制品方面的应用.结果表明:采用稀释母粒的方式,CNTs在PP基体中分散相对均匀;CNTs的加入会抑制β晶的形成,降低在(040)晶面取向度;同时也会使复合材料的结晶度从60.36％降低到53.17％.随着CNTs含量的增加,CNTs/PP复合材料的弹性模量可以提高近43％,拉伸强度可以提高近26％.CNTs含量为1wt％时,其冲击强度最高.在低剪切速率下CNTs能显著提高复数粘度,剪切速率越高,复数黏度对CNTs含量的依赖性越低.在纯PP中添加CNTs后,剪切应力明显提高,且随剪切速率的增大呈同步变化趋势.综合结果分析,选择CNTs含量低于3％进行微结构加工较为适宜.     

多壁碳纳米管-聚氨酯/聚丙烯复合材料导电网络结构的演变与性能调控

为研究多壁碳纳米管(MWCNTs)和热塑性弹性对MWCNTs-聚氨酯/聚丙烯(MWCNTs-TPU/PP)复合材料结晶性能、导电性能、拉伸性能及外场响应行为,通过溶液-熔融法制备了MWCNTs-TPU/PP复合材料。MWCNTs的引入能够提高MWCNTs-TPU/PP复合材料的导电性能和结晶性能,导电逾渗值质量分数约为1.9wt%,开始结晶温度从117.5℃提高到131.2℃。通过电阻仪和温控装置的联用在线表征了在不同热处理温度下导电网络的构建和破坏过程,随着热处理温度从110℃提高到175℃,MWCNTs-TPU/PP复合材料的导电性能和结晶度得到改善;TPU的引入能够显著降低MWCNTs-TPU/PP复合材料对温度的反应时间从约10 min缩短到约3 min,温度响应行为得到显著改善。通过拉伸数据分析表明,MWCNTs含量的增加能够提高MWCNTs-TPU/PP复合材料的拉伸强度和断裂伸长率,MWCNTs添加量为2.5wt%时,复合材料的拉伸强度从~35 MPa提高到~47 MPa;应变-电阻数据表明,TPU的引入能够改善MWCNTs-TPU/PP复合材料在循环拉伸过程中应变的可回复性和导电网络结构的稳定性。      

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。     

剑麻/聚丙烯复合材料的冲击性能及其预测

采用注塑工艺制备剑麻纤维增强聚丙烯复合材料,研究纤维含量、长度及其分布、不同基体树脂和相容剂类型等对复合材料冲击性能的影响。分析单纤维强度的分散性,采用修正的Weibull分布模型估算临界纤维强度,并对复合材料的冲击强度进行预测。结果表明：剑麻/聚丙烯的冲击强度随纤维含量增加而升高,树脂基体的性质对冲击强度具有显著的作用;界面层为刚性层的相容剂MAPP对冲击强度具有负作用,而界面层为柔性层的相容剂PP-g-GMA对冲击强度具有提高作用;同等含量下,使用PP-g-GMA后复合材料的冲击强度比使用MAPP提高21.7%。通过KH550硅烷溶液处理后的纤维与PP-g-GMA反应,在界面处引入更加柔性的界面层,使冲击强度比引入MAPP提高50.7%。将纤维取向因子引入冲击强度模型后,预测值与实测值符合较好。     

功能化石墨烯/埃洛石纳米管对聚丙烯的协同强韧化改性研究

以功能化氧化石墨烯(GO)-埃洛石纳米管(HNTs)杂化材料(GO@HNTs)为纳米填料,以聚丙烯(PP)为基体,通过熔融共混法制备了不同GO@HNTs 含量的GO@HNTs/PP纳米复合材材料,并对所得杂化填料和PP纳米复合材料的结构与性能进行系统研究。研究结果表明,功能化GO与HNTs之间存在化学相互作用,二者之间形成的“屏障效应”抑制了彼此在PP基体中的团聚。仅添加0.5%GO@HNTs杂化纳米填料后,PP复合材料的拉伸强度和冲击强度分别较纯PP提高了17.5%和80.4%,与单独添加相同含量的GO或HNTs所得复合材料的力学性能相比,GO@HNTs杂化纳米填料对PP基体具有明显的协同增强增韧改性作用。与纯PP相比,GO@HNTs/PP试样表现出更高的储能模量、损耗模量和玻璃化转变峰值。由于GO@HNTs的“异相成核效应”和“物理热阻效应”,有效提高了PP纳米复合材料的结晶温度、熔融温度、结晶度和耐热分解温度。     

聚丙烯接枝马来酸酐改性纳米ZnO/聚丙烯复合材料的成核结晶行为及力学性能

采用熔融共混法制备了nano-ZnO/聚丙烯(PP)复合材料,研究了相容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-gMAH)的加入对nano-ZnO/PP复合材料的成核结晶行为、晶体结构、结晶形态以及力学性能的影响。结果表明,低添加量(质量分数小于5%)的nano-ZnO对PP有较好的β晶成核效应,而当其质量分数大于5%时,nano-ZnO对PP结晶有明显的异相成核作用,使PP结晶温度大幅度提高,PP结晶在(040)晶面呈现生长择优性;PP-gMAH的加入增强了nano-ZnO粒子与PP基体之间的界面相互作用,改善了纳米粒子的分散性,促进了PP基体的异相成核,提高了nano-ZnO/PP复合材料的拉伸强度和冲击强度,但却抑制了nano-ZnO诱导PP生成β晶。nano-ZnO/PP复合材料体系中因界面相互作用改善所致的韧性提高明显强于nano-ZnO诱导PP形成β晶的增韧效应。     

纳米SiO2/PEA复合粒子的制备和表征

在经预处理的SiO2表面上通过乳液聚合反应接枝丙烯酸乙酯,用FT-IR和XPS对制备的纳米SiO2/PEA复合粒子进行了表征,研究了由复合粒子填充的PP/POE/SiO2复合材料的力学性能、结晶性能和结构形态。结果表明:通过乳液聚合反应成功地将EA接枝到纳米SiO2的表面上;由复合粒子填充的PP/POE/SiO2复合材料,纳米SiO2在基体中的分散尺寸约为100 nm,分布较均匀,复合材料的冲击强度和断裂伸长率均得到提高,在SiO2含量4%(质量分数)时,PPβ晶峰的强度最强。     

PP-g-MAH对PP/SiO2纳米复合材料力学性能的影响

为了进一步提高聚丙烯的力学性能,以马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)为聚丙烯/二氧化硅(PP/SiO2)纳米复合材料的界面相容剂,研究了PP-g-MAH添加量对PP/SiO2的力学性能、微观形态以及结晶行为的影响,并研究了其增容机理.研究表明:PP-g-MAH的加入使纳米PP/SiO2纳米复合材料的力学性能得以全面提高,使纳米二氧化硅与聚丙烯的界面粘结得到改善,并且,由于PP-g-MAH导致复合材料的界面强度提高和界面层厚度增加,使KH-570与PP-g-MAH并用的PP/PP-g-MAH/纳米SiO2复合材料比单用KH-570的PP/SiO2纳米复合材料的改性效果更加明显;PP-g-MAH对PP的结晶过程具有较明显的成核作用,使改性PP的结晶温度提高.     

PP/TPU/纳米SiO2复合材料的制备与性能研究

采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/纳米SiO2复合材料,研究了复合材料的力学性能、结晶性能、流变性能.研究结果表明,填充5%的TPU和极少量纳米SiO2具有协同增强和增韧效应;PU能诱导PPβ晶的形成,纳米SiO2的用量影响其诱导作用;纳米SiO2对PP/TPU有一定的增容作用,使复合材料体系的模量与黏度增大.     

PP-g-MMA对云母填充聚丙烯体系增容作用的研究

以甲基丙烯酸甲酯接枝聚丙烯（PP-g-MMA）为云母（M）填充聚丙烯（PP）复合材料（PP／M）的界面相容剂,研究了PP-g-MMA接枝率和M粒径对PP／M力学性能和非等温结晶行为的影响。结果表明,PP-g-MMA的加入PP／M强度提高,韧性降低;M粒径的减小,PP／M强度和韧性都有所提高。DSC分析结果表明,M对PP有异相成核作用;PP-g-MMA的加入,M对PP大分子的吸附加强,提高M异相成核的活性,但也阻碍PP球晶的生长。而M粒径及PP-g-MMA接枝率对PP的结晶速率影响不大,n在2．50附近,K为10^-5数量级。     

SiO2-聚合物杂化微球改性聚丙烯的非等温结晶动力学

将原位乳液聚合制得的SiO₂-聚合物杂化微球与聚丙烯熔融共混制备了SiO₂/聚丙烯(SiO₂/PP)复合材料, 利用差示扫描量热法(DSC)研究了SiO₂/PP复合材料的非等温结晶动力学行为。结果表明, SiO₂-聚合物杂化微球具有明显的异相成核效应, 提高了PP的结晶温度和结晶速率, 同时降低了PP的结晶度, 提高了PP的结晶活化能。运用Mo法处理纯PP和SiO₂/PP复合材料的非等温结晶动力学, 结果显示SiO₂-聚合物杂化粒子降低了聚丙烯在单位结晶时间内达到一定结晶度时所需的降温速率。     

功能化石墨烯-SiO2协同增强增韧聚丙烯复合材料的制备与性能

先采用溶胶-凝胶法制备了氧化石墨烯（GO）-SiO₂杂化材料,再与聚丙烯（PP）进行熔融共混制备了GO-SiO₂/PP复合材料。分别采用FTIR、XRD、XPS、DSC、SEM、动态热机械分析（DMA）、拉伸及冲击等测试手段对填料及GO-SiO₂/PP复合材料的结构与性能进行了表征。FTIR和XPS分析表明,GO已经成功获得功能化。力学性能测试结果证实,GO-SiO₂对PP基体具有良好的强韧化协同改性作用,且优于SiO₂/PP及GO/PP复合材料体系。固定GO-SiO₂中GO与SiO₂的质量比为1∶1,当填料GO-SiO₂的质量分数为0.1wt%时,GO-SiO₂/PP复合材料的拉伸强度和冲击强度分别为38.9 MPa和7.6 kJ/m²,与纯PP基体相比分别提高了29.4%和66.3%。DSC测试表明,GO-SiO₂/PP复合材料中PP的熔融温度和结晶温度分别为167.4℃和111.7℃,与纯PP相比分别提高了4.7℃和5.2℃。DMA测试表明,GO-SiO₂的加入使GO-SiO₂/PP复合材料的储能模量增大,损耗模量峰向更高温度移动。SEM观察表明,当加入少量的GO-SiO₂时,填料能均匀的分散在基体中,但GO-SiO₂过多时,则容易形成团聚。     

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。     

官能团化聚丙烯改性Mg(OH)2/PP中PP结晶的异相成核作用

用DSC研究了外加官能团化聚烯烃(FPP)、接枝单体和原位形成FPP改性Mg(OH)2／聚丙烯中的异相成核作用。Mg(OH)2表面的异相成核作用使聚丙烯(PP)结晶温度提高;外加FPP使PP结晶温度进一步提高,接枝单体加入也使复合材料中PP结晶温度提高,但原位形成FPP使PP结晶温度、熔点和结晶度降低。认为在改性复合材料中存在Mg(OH)2表面异相成核作用和FPP活化Mg(OH)2表面异相成核的协同作用。