基于微观相界面设计与调控的高分子／无机粉体复合技术

以近年来清华大学高分子／无机粉体复合材料方面的一些研究工作为基础，概要地介绍了利用材料体系中组成物质之间的相互作用关系，对高分子／无机粉体复合体系中各种微观相界面进行划分的基本方法和原则，以及基于对不同层次的微观相界面进行设计和调控所建立的各种复合技术。     

无机粉体填充改性热塑性塑料机理探讨

介绍了无机粉体填充改性机理及影响界面特性的因素如界面应力、高分子树脂的极性、无机粉体与高分子树脂间的相容性、无机粉体粒径等。同时综述了复合材料的微观相界面设计与调控技术。通过对无机粉体的表面性能进行优化与改进,可设计并制造出性能更加优异的复合材料。     

基于微观相界面设计与调控的高分子／无机粉体复合技术

对于高分子／无机粉体复合技术重点探讨了微观相界面设计与调控，特别是第三界面的导入大大提高了复合材料的性能。     

基于微观相界面设计与调控的高分子／无机粉体复合技术

对于高分子／无机粉体复合技术重点探讨了微观相界面设计与调控，特别是第三界面的导入大大提高了复合材料的性能。     

热塑性复合材料中的高分子吸附包覆现象

通过对三相复合材料PP/GF/PA66、PP/GF/PET、PP/GB/PA66、PP/GB/PET以及PP/PA66/PET的力学性能和微观形貌的比较分析,研究了三相复合材料的界面吸附现象。实验结果表明,高分子的极性在多相体系的界面形成过程起着非常重要的作用。在熔融加工时,极性高分子能优先吸附包覆在极性无机填料或极性高分子表面;三相体系中的极性优先吸附包覆作用改善了无机填料和高分子基体之间的界面结合,使材料的力学性能优于不存在优先吸附作用的三相体系的力学性能。此外,通过比较分析复合材料组分之间的界面张力,从界面能的角度解释了多相复合材料中的优先吸附包覆现象。     

高分子偶联剂在CaCO3填充PVC体系中的应用研究

本文从复合材料界面作用理论和高分子合金化理论出发,设计或合成了三种高分子偶联剂,用于改善PVC/CaCO_3高填充体系复合材料的强度和韧性。通过酸碱性、玻璃化转变温度(Tg)、Molar实验和扫描电镜观察,探讨了三种高分子偶联剂在PVC/CaCO_3中的作用机理,并建立了高分子偶联剂作用的物理模型。     

无机刚性粒子增韧高分子研究进展

综述了高分子基体、无机粒子形态及粒径与粒径分布、偶联剂、界面作用及界面相形态等对无机刚性粒子增韧效果的影响,介绍了目前该领域的研究状况和存在的问题。     

无机填料/PDMS复合体系流变性能研究

研究了粉体的加入对高分子基体流变性能的影响以及用偶联剂对粉体表面改性的效果.牛顿型的PDMS基体中加入粉体后体系的粘度增加且在低剪切区出现假塑性,粉体的加入具有使体系的粘流活化能降低的趋势.偶联剂对粉体表面改性后可增加无机填料与PDMS基体的相容性,从而使体系粘度降低.偶联剂的最佳用量为粉体质量分数的2%.     

改性微晶白云母/PVC复合材料的制备及性能研究

以微晶白云母为原料,以钛酸酯偶联剂NDZ-101为改性剂,对微晶白云母进行改性研究,并将表面改性后的微晶白云母加入聚氯乙烯(PVC)材料中制得微晶白云母/PVC复合材料.测试了改性粉体与石蜡体系的黏度及复合材料的力学性能,并采用扫描电子显微镜测试研究了其微观结构.结果表明,钛酸酯偶联剂NDZ-101能有效改善微晶白云母表面与有机物质的界面结合,并且将经钛酸酯偶联剂NDZ-101改性的微晶白云母加入PVC基体中能提高微晶白云母/PVC复合材料的力学性能,当钛酸酯偶联剂的用量为0.7%、微晶自云母用量为10%时,微晶白云母/PVC复合材料的力学性能最好.     

复合体系中微观相界面对材料性能的影响 Ⅱ反应性偶联剂体系对HDPE/CaCO_3的增韧效果

根据高密度聚乙烯/碳酸钙(HDPE/CaCO_3)复合体系中各种相界面的特征,把CaCO_3和偶联剂之间通过某种物理化学作用所形成的相界面称之为第1相界面,把偶联剂和HDPE基体之间通过缠绕等作用所形成的相界面称之为第2相界面,考察了反应性偶联剂和助偶联剂对HDPE/CaCO_3复合体系中第2相界面的强化作用及其对复合体系增韧效果的影响。结果表明,反应性偶联剂和助偶联剂在体系中的反应可实现对偶联剂分子链的延长,其结果不仅使HDPE树脂的脆韧转变提前,而且使HDPE/CaCO_3复合体系的韧性大大提高,最高可达基体树脂的12倍左右;CaCO_3对HDPE树脂的增韧行为主要受偶联剂的种类和CaCO_3的添加方法的影响,在使用同种偶联剂处理的情况下,基体树脂的韧性等因素均不会改变其对HDPE树脂的增韧效果和倾向;在本研究使用反应性偶联剂和助偶联剂的条件下,发现基体树脂的分子量较低时,HDPE/CaCO_3复合体系的缺口冲击强度提高较大。     

界面对PE–LLD/Al（OH）3复合材料性能影响

制备了丙烯酸(AA)接枝线型低密度聚乙烯(PE–LLD)(PE–g–AA)高分子偶联剂,并将其用于改性PE–LLD/Al(OH)3复合材料。研究了PE–g–AA对PE–LLD/Al(OH)3复合材料的微观结构、力学性能、流变行为、电气绝缘性能的影响,并探讨了复合材料力学性能、电气绝缘性能和界面微观结构之间的关系。研究结果表明,PE–g–AA偶联剂显著改善了Al(OH)3填料与PE–LLD基体之间的界面作用机制,不但提高了复合材料的拉伸和冲击强度,而且增加了复合材料的断裂伸长率。另外,PE–g–AA提高了Al(OH)3在聚合物基体的分散性并作为绝缘层减少了填料之间的相互接触,因而获得的复合材料的电气绝缘性能在低偶联剂的掺量下大幅提升,达到电气绝缘性能要求。     

改性无机微纳粉体在PVC中的应用

采用偶联剂对无机微纳粉体进行表面改性和处理,制成功能性添加剂。其在聚氯乙烯(PVC)中的应用结果表明:改性无机微纳粉体/PVC复合材料的力学性能、加工性能、相容性以及制品外观均优于未改性无机微纳粉体/PVC复合材料。     

Na2SO4表面改性对LDPE/Na2SO4复合材料性能的影响

通过制备了具有不同界面性质的低密度聚乙烯(LDPE)/硫酸钠(Na_2SO_4)、LDPE/钛酸酯偶联剂改性Na_2SO_4等复合体系,研究改性引起的界面作用对复合材料力学性能和透光性能的影响。通过红外光谱和扫描电子显微镜表征以及透光率、雾度和力学性能的测试,结果表明:红外光谱图显示,在添加钛酸酯偶联剂后,硫酸钠粉体表面出现新的基团; SEM表明,钛酸酯偶联剂和分散剂液体石蜡的添加对体系的分散性均有所改善;随着液体石蜡质量分数增加,复合材料透光率呈下降趋势,雾度呈上升趋势,拉伸强度与断裂伸长率均先增大后减少,特别是当液体石蜡质量分数为0.4%时,复合材料拉伸性能最优;偶联剂改性后的复合材料透光性能和力学性能明显优于未改性复合材料。     

聚氨酯/无机纳米复合材料研究进展

阐述了近年国际国内在制备聚氨酯（PU）/无机纳米复合材料方面的研究进展情况,针对碳纳米管（CNTs）、石墨烯、氧化物纳米粒子、层状硅酸盐（PLS）等不同种类的无机纳米材料-聚氨酯复合体系研究重点、制备方法及性能特点进行了介绍,并对今后的研究应用方向和趋势做出了展望：将进一步研究无机纳米材料在聚氨酯基体具有更微观层次良好分散性的制备方法;复合材料微观相界面、反应机理方面的理论性研究将更为深入;无机纳米材料选择种类进一步延伸,拓展具有优异综合性能的多元复合体系研究领域;简化复合体系合成途径,降低生产成本,加快聚氨酯复合材料工业化进程。     

聚丙烯/纳米二氧化硅复合材料性能的研究

通过熔融共混的方法制备了聚丙烯/纳米二氧化硅(PP/Nano-SiO2)复合材料,利用微机控制电子万能试验机、液晶式摆锤冲击试验机、差示扫描量热仪、毛细管流变仪和扫描电子显微镜研究Nano-SiO2粉体表面改性前后和添加适量增容剂对PP/Nano-SiO2复合材料性能的影响。结果表明:Nano-SiO2粉体对基体PP有异相成核作用,使PP/Nano-SiO2复合材料结晶放热峰明显向高温方向移动;在经偶联剂(KH560)表面改性并添加适量增容剂(PP-g-MAH)协同作用下,Nano-SiO2粉体与PP两相界面的相互作用增强,PP/Nano-SiO2复合材料的相容性提高;冲击强度提高76%,剪切应力随着剪切速率的增大而提高,表观黏度随剪切速率和温度的提高而逐渐降低,改善了复合材料的加工性能。     

无机粒子对不相容高分子共混物相结构的影响

近年来,人们发现无机粒子可代替传统"分子增容剂"来调控与稳定不相容高分子共混物的相结构,在制备新型高分子复合材料方面有着巨大的潜力。主要探讨了无机粒子对不相容高分子共混物相结构的影响。     

表面处理作用对聚丙烯/四针状氧化锌晶须复合材料性能的影响

以聚丙烯为基体树脂,四针状氧化锌晶须为主要填充剂,制备具有抗静电性能的复合材料,本文将重点研究偶联剂的种类和用量对PP/T-ZnOw(100/10)复合体系性能的影响。力学性能研究表明,采用用量为1%的硅烷偶联剂JH-0174处理氧化锌晶须时,PP/T-ZnOw复合材料的力学性能达到最佳值;同时,阻率均有所下降且较大,PP电性能得到较大改善。微观结构分析表明,经偶联剂处理的复合材料中氧化锌晶须分布均匀且界面结合作用强。     

硅烷偶联剂应用现状

偶联剂是一种可以把两种不同性质的物质通过化学或物理作用结合起来的一种改善型助剂，在复合材料中应用较为广泛。偶联剂的亲无机基团与填料表面结合，亲有机基团与高分子树脂缠结或反应，利用其特有的分子桥性能使表面性质相差很大的无机填料与高分子材料相容，从而大大提高复合材料的物理性能、电性能、热性能、光性能等。     

改性OSA的制备及其在PPW中的应用

将KH570与NDZ125偶联剂改性油页岩灰(OSA)得到的2种填料KH570-OSA、NDZ125-OSA与聚丙烯废弃物(PPW)制备了PPW/KH570-OSA与PPW/NDZ125-OSA复合材料。探讨了2种偶联剂改性OSA的润湿性、活化指数以及偶联剂含量对复合材料力学性能的影响,优选出改性效果较好的偶联剂,进一步研究了较优偶联剂改性OSA的含量对复合材料力学性能的影响,并采用扫描电镜(SEM)观察了改性OSA含量对复合材料微观形貌的影响。结果表明:复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度均随着2种偶联剂含量的增大,呈现先升高后下降的趋势,KH-570对OSA的改性效果优于NDZ125;当KH570-OSA含量为PPW/KH570-OSA复合材料质量的20%且KH570含量为OSA质量的2%时,复合材料力学性能最优,KH570-OSA与PPW共混相容性佳,两相界面更加密实。     

硅烷/铝酸酯复合改性水菱镁石粉填充EVA性能研究

采用硅烷偶联剂SCA-1113、铝酸酯偶联剂F-2对无机阻燃填料水菱镁石进行表面改性,并填充于EVA中制得阻燃复合材料。研究了SCA-1113、F-2和SCA-1113/F-2粉体表面改性剂配方对复合材料力学性质及阻燃性质的影响,并通过粉体FTIR和复合材料断口SEM,分析了改性剂配方对水菱镁石粉体的表面改性机理和表面改性对复合材料的微观结构的影响。结果表明:三种改性剂配方均使复合材料的阻燃性能得到提高,其中氧指数提高1.6%至1.9%,UL-94等级均提高到V-0等级;1.5wt%的SCA-1113/F-2(质量比为1∶2)改性使复合材料拉伸强度和断裂伸长率分别达到9.50 MPa和176.02%;FTIR图谱表明三种改性剂均与粉体表面形成氢键,并且与-OH反应;FTIR图谱表明,SCA-1113与F-2反应产生了新的化学键Si-O-Al;复合材料断口SEM表明,三种改性剂配方均可使粉体在基体中的分散性提高,其中SCA-1113/F-2作用效果最好。