多壁碳纳米管增强炭黑/聚丙烯导电复合材料导电行为

为了充分利用不同导电粒子的导电作用,在炭黑(CB)/聚丙烯(PP)导电复合体系中引入了多壁碳纳米管(CNTs)。研究发现：引入的CNTs分散在CB粒子间起到“桥梁”作用,使体系的导电性能得到明显改善,并且CB∶CNTs为19∶1时其协同导电效果最好,该复合体系出现逾渗现象,对应的导电填料体积分数明显降低。在导电填料总体积分数为4.76%时,少量CNTs的引入就可使复合体系的体积电阻率从109Ω·cm下降到105Ω·cm;同时少量的CNTs能明显抑制炭黑/聚丙烯导电复合材料的正温度效应(PTC),使PTC强度从6.10降低到1.48,PTC转变峰温度从166℃升高到174℃。少量的 CNTs可以使PP的结晶温度提高12℃,对PP结晶的成核作用比CB更加明显。复合体系力学性能随导电填料体积分数增加而明显降低,但因为体积电阻率一定时CB-CNTs/PP体系所需导电填料体积分数较CB/PP体系明显降低,因此少量CNTs的引入能够使复合体系的力学性能得到更大程度的保持。     

石墨填充聚丙烯导热复合材料的流变行为

研究了石墨填充聚丙烯体系的导热性能及其与流变行为之间的相互关系。考察了石墨含量对复合体系的热导率与流变特性的影响。发现填充高含量时,复合体系的热导率出现明显的增幅,动态流变发生特殊响应,在低频区尤为明显。运用Cole-Cole曲线分析动态流变行为发现,石墨填充聚丙烯体系存在长时松弛过程,证明三维网络结构存在。采用修正Kerner-Nielson方程获得了流变逾渗阀值,与导热逾渗阀值基本一致。结果表明,填料粒子的充填方式对石墨填充聚丙烯复合体系的导热行为影响较大,粒子之间的直接接触是形成三维网络结构的主要原因。     

聚丙烯（PP）在新型混炼器作用下的流变性能研究

作为高分子材料加工的一个重要参数，流变行为历来受到高度重视。本文研究了经混炼器作用后的聚丙烯的流变行为，包括分子量变化、熔体流动速率、毛细管稳态流变行为和动态流变行为。结果发现，聚丙烯的分子量在混炼器作用下明显降低了，其原因是聚丙烯在强剪切和热的联合作用下发生了降解，导致分子量的降低，这可以从流变参数中得到明显的证明。     

聚丙烯对超高分子量聚乙烯加工流变性能的影响

PP能显著提高UHMWPE的加工流动性能，一定量PP的加入可使UHMWPE在通用加工设备上进行塑化加工．纯UHMWPE不存在常见的假塑性流动区，在低剪切速率下就无法正常挤出，挤出压力振荡不定．一定量PP的加入，UHMWPE呈现假塑性流动，未出现压力振荡现象。     

聚乙二醇/硅藻土复合助剂对聚丙烯流变行为和力学性能的影响

研究了聚乙二醇(PEG)/硅藻土复合助剂对聚丙烯(PP)流变行为和力学性能的影响。结果表明,PEG/硅藻土复合助剂明显降低了聚丙烯树脂熔体黏度,改善了加工性能。复合助剂含量越多,降粘效果越显著。DSC和偏光显微镜分析表明,加入复合助剂可以诱导β晶的生成,使PP球晶细化,PP的冲击强度和断裂伸长率得到提高。     

多壁碳纳米管改性等规聚丙烯复合材料的结构及性能研究

通过熔融共混法制备出等规聚丙烯(iPP)/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料并对其进行热行为和流变性能测试,结果表明,iPP/MWCNTs复合材料的熔点、复数粘度、储能模量G′和损耗模量G″均大于纯iPP; iPP和iPP/MWCNTs的复数粘度均随着频率增加而减小,表现出明显的“剪切变稀”现象,即呈现出假塑性流体行为。通过注塑成型技术分别制备出iPP和iPP/MWCNTs制品,X射线测试结果表明,iPP和iPP/MWCNTs复合材料制品的结晶度相当,并且其值不随距离皮层深度的增加而发生较大变化。另外,iPP/MWCNTs复合材料制品的取向度整体偏高并且该值随距离皮层深度的增加而逐渐降低。拉伸测试结果表明,与纯iPP制品相比,iPP/MWCNTs复合材料制品的拉伸强度和杨氏模量有较大幅提高,而其断裂伸长率和韧性呈相反趋势。     

界面层结构对填充聚丙烯力学性能及流变行为的影响

本文采用各类偶联剂处理填充改性聚丙烯的无机填料。实验结果表明,硅烷类 KH-550偶联剂在界面层形成刚性架的有机硅烷膜复盖层结构,使填充聚丙烯屈服强度明显提高,断裂面形貌为界面结合较好的脆性断裂。TSC,NDZ-201,OLT-671和 DL-411等酯类偶联剂在界面形成线型柔性链的单分子层结构,使填充聚丙烯冲击强度、断裂仲长率提高,加工流动性能明显改善。     

填充聚丙烯的界面对流变和力学性能的影响

本工作利用RMS-605大型流变仪等仪器研究三种不同几何形状的填料包括碳酸钙粉末、玻璃微珠和云母填充聚丙烯体系,通过不同表面处理改变填料的表面性质,研究了不同界面状态对体系稳态与动态粘弹性质以及力学性能的影响.     

微交联结构对聚丙烯的流变性能及发泡性能的影响

采用自制的不饱和聚酯对线型均聚聚丙烯进行熔融接枝改性。改性后的聚丙烯形成了一种微交联结构,其中凝胶含量约为10%,且凝胶的交联点之间平均相对分子质量达到3.0×105。这种微交联的聚丙烯和未改性的线型聚丙烯相比,具有相近的剪切黏度和熔体流动速率,但熔体弹性明显增加,且有应变硬化行为,其最大拉伸黏度是本体聚丙烯的10倍。因此,微交联结构的引入改善了聚丙烯的发泡性能。以超临界二氧化碳为发泡剂,在不加入成核剂的条件下,得到了泡孔密度为1.1×109cm-3的微孔泡沫塑料。     

振动共混对聚丙烯/聚碳酸酯流变性能的影响

在传统转矩流变仪上叠加机械振动制成了振动共混流变仪。实验证明，振动共混降低了70／30聚碳酸酯／聚丙烯共混物的粘度和储存模量，随着制备时的振动振幅和频率的提高，这种效果更加突出。但过大振幅振动中，低剪切与高剪切间的频繁更换，特别是明显的低剪切下相翻转转慢，导致形成了部分不稳定“双连续”相态，这时共混物粘度和模量反而比小振幅振动下制备的共混物的高。一个描述该体系表面张力／液滴半径之比与剪切速率关系的经验表达式较好地分析了流变参数与微观相形态之间的关系，说明了振动促使分散相粒子的破碎和两相的分散，确实影响共混物的相形态。振动共混对聚丙烯／聚碳酸酯流变性能的影响上海交通大学化学化工学院高分子材料研究所，上海　200240振动共混　聚丙烯　聚碳酸酯　流变性能　影响　转矩共混流变仪　相形态在传统转矩流变仪上叠加机械振动制成了振动共混流变仪。实验证明，振动共混降低了70／30聚碳酸酯／聚丙烯共混物的粘度和储存模量，随着制备时的振动振幅和频率的提高，这种效果更加突出。但过大振幅振动中，低剪切与高剪切间的频繁更换，特别是明显的低剪切下相翻转转慢，导致形成了部分不稳定“双连续”相态，这时共混物粘度和模量反而比小振幅振动下制备的共混物的高。一个描述该体系表面张力／液滴半径之比与剪切速率关系的经验表达式较好地分析了流变参数与微观相形态之间的关系，说明了振动促使分散相粒子的破碎和两相的分散，确实影响共混物的相形态。     

(聚丙烯-炭黑)/聚丙烯层状复合材料的结构和电磁屏蔽性能

利用微层共挤出设备,制备了导电层(炭黑(CB)填充聚丙烯(PP)-20%CB)和绝缘层PP叠合的层状复合物,同时制备了PPCB普通共混物。比较了层状材料与普通共混材料在结构形态、电学性能、力学性能和电磁屏蔽性能方面的差异。研究发现,层状材料的导电性和电磁屏蔽性能均优于普通共混样,前者的体积电阻率和屏蔽峰值分别为1.96×103Ω·cm和48 dB,后者相应值分别为12.53×106Ω·cm和28 dB。力学性能测试表明,层状材料的断裂伸长率和拉伸强度(分别为654.52%,26.37 MPa)也优于普通共混材料(188.11%,24.78 MPa)。     

生物填料的制备及其对聚丙烯复合材料性能影响的研究

以废弃贻贝壳为原料, 经去除角质层、粉碎、研磨、剪切乳化得到生物填料, 然后对聚丙烯(PP)进行充填. 研究分析了生物填料的物相组成、微观形貌、热稳定性和对其PP充填力学性能的影响. 实验结果表明, 制备的生物填料主要成分为文石碳酸钙, 成片状, 粒径大小约为40~500 nm, 有机物含量约为2.04wt%, 热稳定性良好. 生物填料(YBCC)对PP具有增强效果. 当填充比例为3wt%时, PP/(YBCC)复合材料屈服强度比PP提高了约11.1%; 对PP亦具有异相成核的作用, 可诱导形成?晶. 利用废弃物贻贝壳为原料生产的生物填料填充PP可降低材料成本, 提高力学性能和结晶性能, 具有广阔的应用前景.     

β-成核剂对废旧聚丙烯/无机填料复合材料的 结晶性能影响研究

随着聚丙烯(PP)在包装领域的广泛使用,废旧聚丙烯(RPP)的产生量逐年递增。使用取代芳酰胺型β-成核剂(TMB-5)成核RPP/无机填料复合材料,采用差示扫描量热法(DSC)和广角X射线衍射法(WAXD)对比研究TMB-5对不同RPP/无机填料复合材料结晶行为和熔融特性的影响。研究结果表明:实验选用的工业级无机填料并未明显影响RPP的结晶行为和结晶晶型,而TMB-5不仅显著提高了RPP/无机填料复合材料的结晶温度,而且诱导形成大量β-晶。通过制备高β-晶含量的RPP/无机填料复合材料,能够实现无机填料增强和β-晶增韧作用的协同化,最终获得力学性能达到PP新料水平的填充RPP复合材料。     

无机填料对PVC/CPE/CB复合材料导电性能的影响

研究了具有不同粒子形态的无机填料(球形的纳米二氧化硅、片状的滑石粉和纤维状的玻璃纤维),以及不同粒径的碳酸钙(纳米碳酸钙、超细碳酸钙)对聚氯乙烯(PVC)/氯化聚乙烯(CPE)/导电炭黑(CB)复合材料导电性能的影响。电性能测试和扫描电镜形态结构分析结果表明,添加纤维状填料比球形和片状填料更有利于复合材料导电性能的保持;粒径较小的纳米碳酸钙对复合材料的导电性能影响较小。当炭黑含量为12phr时,添加15phr纳米碳酸钙后复合材料的电阻率仅为6.04×106Ω.cm。     

CPE对PVC／PP体系流变性能的影响

利用Instron毛细管流变仪对PVC/PP及PVC/PP/CPE共混体系的流变性能进行了细致的考察。结果发现,增容剂CPE对PVC/PP体系的流变性能起着双重作用。一方面,在PVC/PP共混物为“海-岛”结构时,CPE起着作为橡胶的增粘效应;另一方面,在PVC/PP共混物为“互锁”结构时,CPE的润滑增塑效应使得它起着降低“互锁”共混物熔体粘度、提高成型加工性能的作用。     

碳纳米管改性聚丙烯复合材料的研究进展

综述了碳纳米管对聚丙烯力学性能改性、电学性能改性、结晶行为改性、阻燃和热稳定性能改性等方面的研究现状,包括单壁碳纳米管和多壁碳纳米管对聚丙烯改性的影响,展望了碳纳米管改性聚丙烯复合材料的发展前景。     

纳米碳形貌对纳米碳/聚乙烯导电复合材料性能的影响

分别以纺锤形碳酸钙表面改性的二维片状石墨烯微片（CGM）和多壁碳纳米管（MWCNTs）作为导电剂填充改性聚乙烯（PE）制备导电复合材料。重点研究了二维或一维纳米碳/PE复合材料形成导电网络时力学与电学性能。CGM/PE或MWCNTs/PE复合材料达到抗静电要求时CGM的质量分数为8wt%,而MWCNTs的质量分数为1wt%。填充8wt% CGM的复合材料表现出优异的综合性能,而填充0.5wt% MWCNTs的复合材料综合力学性能达到最大值还未能达到抗静电要求,达到抗静电要求时MWCNTs/PE复合材料的综合力学性能出现下降趋势。通过形貌及流变学分析了复合材料不同的力学与电学性能的微观作用因素。CGM/PE复合材料流变渗流阈值与导电渗流阈值存在比较好的相关性,MWCNTs/PE复合材料达到流变渗流阈值还不能形成导电网络。结果表明,与二维CGM相比,一维MWCNTs不易均匀分散于聚合物基体中,并降低MWCNTs/PE复合材料的力学性能。     

胍基聚电解质与聚丙烯共混体系的流变性能研究(Ⅱ)PHGS/PP

以毛细管流变仪研究了不同组成的PHGS/PP共混体系的熔体流变行为，分别讨论了熔体粘度与温度、共混体系组成之间的关系，并在电镜下观察下共混体系的相态结构，分析了共混体系的相容性对熔体流变行为的影响。结果表明，在实际条件下，PHGS/PP共混体系为切力变稀型流体；PHGS以细小均匀的颗粒分散在PP中，PHGS/PP共混体系，在高剪切速率区，随着PHGS含量的增加，熔体粘度减小，在低剪切速率区，PHGS含量为2.5%时，熔体粘度有极大值，非牛顿指数在PHGS含量为2.5%时有极小值，而在含量为5.0%时有极大值，粘流活化能在PHGS含量为2.5%时最大。     

溶液法制备聚丙烯/碳纳米管复合材料的结晶行为

采用溶液法制备了聚丙烯/碳纳米管复合材料,并通过光学显微镜、DSC、TGA对复合材料的结晶行为进行了研究。研究发现,碳纳米管具有异相成核的作用,加入了碳纳米管的聚丙烯晶粒明显细化,且复合材料的热稳定性、阻燃性能得到了明显提高。