稀土β-成核剂/玻璃纤维改性聚丙烯复合材料的制备及其性能研究

研究了不同含量稀土β-成核剂(WBG-Ⅱ)对玻璃纤维增强聚丙烯(GFRP)复合材料性能的影响。差示扫描量热仪(DSC)和X-射线衍射仪(XRD)的测试结果表明,材料的结晶度和结晶能力得到大幅提高,且晶体的形态由α-晶占主导变成β-晶占主导,玻璃纤维(GF)对β-成核剂有抑制作用。扫描电镜(SEM)结果表明,试样基体更加柔软,有利于提高冲击性能。当稀土β-成核剂添加量为0.10%时,试样的综合力学性能较优,其拉伸强度达到38.1 MPa,冲击强度8.7kJ/m~2。     

辛二酸钙成核改性等规聚丙烯研究

研究了1种高效β晶型成核剂辛二酸钙(CaSu)的用量对等规聚丙烯(iPP)熔融、结晶行为和力学性能的影响。结果表明,CaSu为良好的β晶型成核剂,添加0.20%(质量分数)CaSu,β晶型含量可以达到84.02%;添加CaSu可以使iPP的成核能力增强,使其结晶温度增加;CaSu诱导iPP产生大量β晶型,同时降低了球晶的尺寸;添加CaSu可使iPP的缺口冲击强度、拉伸强度以及断裂伸长率提高,但弯曲模量降低。     

α和β成核剂对聚丙烯力学性能的影响

研究了α和β成核剂对聚丙烯力学性能的影响。结果表明；α成核剂的加入使聚丙烯结晶度增大，从而使刚性增加，冲击强度总体呈下降趋势；β成核剂的加入使聚丙烯中β晶含量大幅度地提高，β晶独特的束状聚集结构在受力时产生裂纹带，从而使拉伸强度和拉伸模量下降，而韧性大大增加；在β成核剂质量分数为0.6%时，简支梁缺口冲击强度和断裂伸长率达到最大值，皆为聚丙烯的两倍多。     

玻璃纤维静电吸附β成核剂增强PP的结构与性能

采用静电吸附的方法在玻璃纤维(GF)表面复合β成核剂,研究了改性前后聚丙烯(PP)/GF复合材料的结构与性能,得到了GF增强PP的复合材料。结果表明,静电吸附的方法可以在GF表面成功吸附β成核剂;而β成核剂的存在可诱导PP表面附生结晶,增强PP与GF的界面黏结力,显著提高PP/GF复合材料的力学性能,尤其是材料的冲击强度。相比于未改性的PP/GF复合材料,采用静电吸附法制备的PP/GF@β复合材料拉伸强度提高了7.9%,悬臂梁缺口冲击强度提高了37.8%。     

β成核剂和纳米SiO_2复合改性PP/POE复合材料研究

研究了纳米SiO2和β成核剂对PP/POE复合材料力学性能的影响,并用广角X射线衍射仪(WAXD)对其进行了表征。结果表明:纳米SiO2的加料方式影响PP/POE复合材料的力学性能,先将PP和纳米SiO2共混挤出,再与POE共混制备得到的复合材料冲击强度最高。当纳米SiO2含量为4%时,PP/POE/纳米SiO2复合材料的综合力学性能最好。在PP/POE/纳米SiO2复合体系中的加入β成核剂后,复合材料的拉伸强度和弯曲强度下降,而韧性进一步提高,当β成核剂含量为0.4%时,复合材料的缺口冲击强度和断裂伸长率达到最大值,拉伸强度也明显提高。XRD表明,β成核剂在纳米SiO2改性PP/POE复合体系中能显著诱导β晶的生成。     

成核剂提高PP/POE/碳酸钙复合材料力学性能与耐热性能的研究

研究了α晶型成核剂和β晶型成核剂对聚丙烯(PP)/乙烯-辛烯共聚物(POE)/CaCO3复合材料力学性能与热变形温度的影响,并考察了丙烯腈-苯乙烯(AS)树脂作为特殊的β成核剂改性复合材料的效果。结果表明,α成核剂提高PP/POE/CaCO3复合材料的刚性;β成核剂增加复合材料的韧性;α成核剂与β成核剂的加入,均提高复合材料的热变形温度;AS树脂做特殊β成核剂能同时提高复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和热变形温度。     

流动场下含β成核剂的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料结构与性能研究

采用普通注射成型和动态保压注射成型分别制备了不同玻璃纤维（GF）含量和β成核剂含量的等规聚丙烯（iPP）复合材料,测试了复合材料的力学性能,并采用二维广角X射线衍射、扫描电子显微镜和二维小角X射线散射研究了复合材料的iPP分子链取向、GF取向及结晶性能。结果表明,在动态保压注射成型条件下,GF含量为30 %（质量分数,下同）、β成核剂含量为0.2 %时,复合材料具有最优异的综合性能,拉伸强度为58.52 MPa,冲击强度为9.26 kJ/m2,这是由于在流动场下含GF与β成核剂的复合材料形成了"皮刚芯韧"类竹子的仿生结构。     

β成核剂含量对聚丙烯力学性能的影响

研究了牌号为TMB-5的β成核剂(β-NA)含量对等规聚丙烯(PP)力学性能的影响,发现试样质量分数为0.05%时韧性最好,约是纯PP的2.5倍,但拉伸强度也最低;随着含量的继续增加,试样冲击强度迅速下降到稍高于纯PP的平台值,但拉伸强度也随之提高。运用差示扫描量热仪(DSC)、二维广角X射线衍射(2WAXD)和扫描电子显微镜(SEM)对试样的结晶度和晶体结构进行了研究,发现上述力学性能的不同是由两方面原因导致:作为增韧主体的β晶,一方面试样质量分数为0.05%时最高;另一方面,该含量的试样中β晶发育最为完善,有利于晶片之间的滑移,所以增韧效果最好。     

长支链聚丙烯诱导β晶成核效应

利用乙烯基聚二甲基硅氧烷/苯乙烯接枝型长支链聚丙烯(PP-g-VS/St)在剪切和快速降温过程中可以诱导形成β晶聚丙烯这一优势,研究了PP-g-VS/St在注塑加工过程中作为高分子β晶成核剂对等规聚丙烯(iPP)结晶温度、晶体结构及力学性能的影响。结果表明改性聚丙烯的结晶温度、β晶相对含量和力学性能随着PP-g-VS/St添加量的增加而增加。当PP-g-VS/St的添加量为50%(质量分数)时,改性聚丙烯的结晶温度相对于纯iPP提高约10℃,β晶相对含量达32.8%,冲击强度、弯曲模量和拉伸强度分别相对于纯iPP提高了355.3%、53.8%和15.9%。这些结果为聚丙烯高分子β晶型成核剂的设计提供了新思路。     

熔体挤出-拉伸iPP薄膜的结晶行为和性能

通过挤出-拉伸法分别制备了iPP和β成核剂改性iPP薄膜,研究了β成核剂和拉伸速率对薄膜结晶行为和力学性能的影响。采用二维广角X射线衍射、二维小角X射线散射、差示扫描量热法、扫描电镜(SEM)和拉伸试验对薄膜微观结构和力学性能进行了相关分析测试。结果表明:β成核剂的加入使得iPP薄膜中的晶型发生改变;当β成核剂质量分数为0.2%且拉伸速率为30cm/min时,薄膜内部β晶发生明显支化现象,并且在其内部至少形成了三种不同形貌的β晶;试样的断裂伸长率和韧性均增大;随着拉伸速率的增加,试样中β晶含量减小。     

稀土类β晶型成核剂对聚丙烯性能的影响

研究了稀土类β晶型成核剂(WBG)在不同添加量下对聚丙烯(PP)性能的影响,并采用偏光显微镜(PLM)、广角X射线衍射仪(WAXD)对β-PP的结晶形态进行了表征。结果表明,随着成核剂用量的增加,材料的韧性提高,拉伸强度降低,在成核剂含量为0.4%(质量分数)时冲击强度和硬度均达到最大值。缺口冲击断面形貌观察表明,在一定范围内,随着成核剂用量的增加,断裂面应力发白面积也相应增加,银纹带面积越来越大,进一步证明了稀土类β晶型成核剂的增韧作用。随着成核剂用量的增加,材料的加工流动性能降低。WAXD研究发现,成核剂加入后可大大提高PP中β晶型的含量。PLM分析表明,与α晶型PP的相比,β晶型PP的球晶尺寸大幅度减小,晶粒细化。     

低浮纤GFRPP复合材料的制备及其性能表征

采用包覆工艺制备了聚丁烯-1/玻璃纤维(PB-1/GF)母粒,将其与聚丙烯(PP)熔融共混制备玻纤增强PP(GFRPP)复合材料,并研究了GFRPP复合材料的表面形貌、力学性能和结晶性能。结果表明:加入PB-1/GF母粒可有效改善GFRPP复合材料的浮纤现象,使复合材料表面具有更少裸露的GF。在包覆工艺下,PB-1质量分数为10%时,复合材料表现出优异的力学性能,其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别为68.42 MPa,118.80 MPa,3.41 kJ/m~2。同时,包覆工艺可使复合材料的结晶度有一定程度提高。     

基于滤板应用的β成核剂增韧改性聚丙烯研究

针对目前国内通用的板框压滤机聚丙烯（PP）滤板框在使用中出现的开裂问题,通过添加β成核剂并利用差示扫描量热仪和偏光显微镜等研究了PP的力学性能、热变形温度、结晶行为及晶体形态的变化。结果表明,随着β成核剂含量增加,PP的拉伸强度和拉伸模量呈先下降后上升的趋势,断裂伸长率和冲击强度呈先上升后下降的趋势;当β成核剂含量为0.05 %（质量分数,下同）时,PP中的β晶接近完善,β晶的相对含量激增至85.25 %,此时样品的冲击强度增至纯PP的4倍,拉伸强度和拉伸模量损失较小;当β成核剂含量为0.50 %时,样品的热变形温度较纯PP提升约40 ℃。     

β晶型聚丙烯的结构与性能

采用NT-A和NT-D成核剂制备了β晶型聚丙烯(β-PP),研究其熔融及结晶特性、结晶形态和力学性能.结果发现,NT-A和NT-D成核剂均使聚丙烯(PP)球晶细化,提高PP的拉伸强度、拉伸断裂应变和悬臂梁缺口冲击强度,但NT-D的β成核效果更好,其改性PP的β晶型质量分数可达80%～90%,悬臂梁缺口冲击强度是纯PP的3倍多.注射成型PP样条具有明显的皮芯层结构,纯PP样条的皮层和芯层仅含有α晶型.且结晶度差异不大;β-PP样条的皮层仅有α晶型,而芯层除α晶型外还有β晶型.     

β成核剂和PET纤维对PP力学性能的影响

为提升聚丙烯(PP)韧性同时保持较大的刚性,以PP为基体,通过添加β-成核剂、PET纤维以及PP-gMAH制备复合材料,并研究复合材料的晶型结构及力学性能。结果表明:PP主要形成α-晶,加入β-成核剂则主要形成β-晶,且具有较大的冲击强度。加入PET纤维,可提高PP和β-PP的拉伸性能,随着PET纤维的增加,复合材料的拉伸强度逐渐提高,但冲击强度和断裂伸长率明显下降。相对而言,β-PP复合材料的冲击强度是PP复合材料的2倍,同时能保持较大的拉伸强度和弹性模量。经PP-g-MAH增容,可同时提高PP和β-PP复合材料的拉伸强度和冲击强度。因此,可在PP中添加β-成核、PET纤维和PP-g-MAH制备高强高韧的复合材料。     

长纤维增强PP复合材料的制备与性能研究

通过开炼–模压成型工艺方法,制备了长玻璃纤维(LGF)增强聚丙烯(PP)复合材料,首先研究了β成核剂对纯PP力学性能和结晶性能的影响,在此基础上研究了LGF对PP/LGF复合材料力学、结晶性能及热稳定性的影响,最后探讨了增容剂马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(EPDM-g-MAH)对复合材料力学性能的影响。结果表明,β成核剂可以改善PP的冲击韧性,但降低了PP的拉伸和弯曲强度,当β成核剂质量分数为0.2%时,PP的综合性能最好;随LGF含量增加,PP/LGF复合材料的拉伸、弯曲和冲击强度及结晶度总体上呈先增大后减小的趋势,不同LGF含量下的复合材料起始热分解温度均在390℃以上,当LGF质量分数为20%时,复合材料的综合性能最好;少量的EPDM-g-MAH能改善LGF与PP基体的界面相容性,大幅增强了复合材料的韧性,其最适宜的质量分数为10%。     

β-成核废旧聚丙烯/硅灰石复合材料的制备与力学性能

采用硅灰石和负载庚二酸钙硅灰石(β-W)制备填充废旧聚丙烯(RPP)复合材料,分别使用X射线衍射仪、万能试验机、冲击试验机和扫描电镜对硅灰石和β-W填充RPP复合材料的β-晶含量、力学性能和冲击断面进行研究。结果表明,β-W对RPP结晶具有β-成核作用,5%β-W填充RPP复合材料的β-晶相对含量为49%;随着硅灰石和β-W填充量的增加,填充RPP复合材料的拉伸模量和弯曲模量逐渐增大;β-W填充RPP复合材料的缺口冲击强度明显高于RPP和硅灰石填充RPP复合材料,在β-W质量分数为5%时达到最大值,归因于硅灰石与β-晶的协同增韧作用。     

β成核剂对嵌段共聚聚丙烯力学性能的影响

研究了一种稀土类β成核剂对嵌段共聚聚丙烯(PP-B)结晶行为以及力学性能的影响。结果表明:PP-B的总结晶度随成核剂用量的增加而增加,其中的α晶结晶度先下降后上升,β晶结晶度先上升后下降,转折点在成核剂含量0．05％左右。随着成核剂用量的增加,聚丙烯的球晶尺寸明显下降,冲击强度先大幅度上升然后下降;拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和维卡软化温度先下降后上升。     

无水硫酸钙晶须对PP复合材料的熔融结晶和力学性能的影响

制备了无水硫酸钙晶须(ACSW)填充聚丙烯(PP)复合材料,通过差示扫描量热仪、X射线衍射仪、偏光显微镜、力学性能测试等手段研究了ACSW对PP复合材料的熔融结晶和力学性能的影响。结果表明,ACSW的加入会细化聚丙烯的晶粒,质量分数低于20%的ACSW提高了PP的结晶温度、熔融温度和结晶速率,降低复合材料的拉伸强度;质量分数大于20%的ACSW能提高PP复合材料β晶成核效率和PP的结晶速率,降低复合材料的拉伸强度。当ACSW质量分数为25%时,复合材料的缺口冲击强度较纯PP增加了66%。随着ACSW的含量的增加,复合材料的弯曲强度先增加后降低,并在ACSW质量分数为10%时达到了最大值。     

低浮纤GFRPP复合材料的非等温结晶行为

采用包覆工艺将玻璃纤维(GF)与聚丁烯-1(PB-1)混合制成PB-1/GF母粒,再与聚丙烯(PP)等熔融共混制备了玻璃纤维增强聚丙烯(GFRPP)复合材料,研究了复合材料的表面质量、力学性能以及非等温结晶动力学行为。结果表明:PB-1/GF母粒的存在有效减少了GFRPP复合材料的浮纤数目。添加质量分数10%的PB-1并采用半包覆工艺制备的复合材料表现出优异的力学性能,其拉伸强度为69.6 MPa,弯曲强度为142.0 MPa,冲击强度为6.0 kJ/m~2,分别比纯PP提高了121.7%,243.8%,140.0%。同时,利用Jeziorny,Avrami和Kissinger理论阐述了GFRPP复合材料的结晶过程、晶体生长方式以及结晶活化能的变化。