聚合物材料脆韧转变判据及影响因素分析

综述了聚合物共混增韧机理包括弹性体增韧、刚性粒子增韧、弹性体与刚性粒子协同增韧等研究进展；着重介绍了临界基体层厚度、损伤竞争准数、分子链参数、临界界面黏结条件、临界特征长度等几种源于单一粒子填充的脆韧转变判据，并分析其在复合粒子填充改性聚合物中的适用性。此外，还结合增韧机理和脆韧转变判据讨论了基体性能、分散相状态及相间界面黏结强度等因素对复合体系韧性的影响，提出寻找合适的复合分散相、适当调整复合粒子的结构比例、改善相间界面黏结以及设计最佳断裂路径仍将是今后努力的方向。     

聚丙烯/纳米二氧化硅复合材料研究进展

从制备方法、相容性和增强增韧机理3个方面综述了聚丙烯(PP)/纳米二氧化硅(SiO2)复合材料的研究进展。其中,制备方法包括原位聚合法、溶胶凝胶法和超声波法;增强增韧机理包括裂缝与银纹相互转化机理、物理化学作用机理、微裂纹化机理和临界基体层厚度机理。指出了可以通过对纳米粒子进行表面改性,以降低其表面势能、调节疏水性、增加与基体之间的润湿性和结合力来改善材料的性能。     

HDPE对共聚PP/CaCO3高填充复合材料的增韧

以双螺杆挤出机制备了高密度聚乙烯(HDPE)增韧共聚聚丙烯(PP)/CaCO3(质量比50.0/50.0)高填充复合材料,并对其增韧机制进行了探讨.结果表明:在共聚PP/CaCO3高填充复合材料中添加1.5份的HDPE,可使其缺口冲击强度提高46%;共聚PP与HDPE之间的良好浸润性使界面处大分子的相互渗透得以增强;在外力作用下,共聚PP/CaCO3/HDPE高填充复合材料中的HDPE颗粒与共聚PP基体之间发生脱黏并诱发周围基体发生强烈塑性形变,使断面撕裂带细化并吸收更多冲击能量.     

嵌段共聚物偶联剂对玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料的改性研究

玄武岩纤维(BF)增强聚丙烯(PP)复合材料体系中,引入了聚苯乙烯(PS)与聚丙烯酸羟乙酯(PHEA)的嵌段共聚物大分子偶联剂(PS-b-PHEA),以改善复合材料的界面性能。结果表明:通过嵌段共聚物PS-b-PHEA对复合材料改性,一方面能够使玄武岩纤维与PP基体具有良好的界面黏结,另一方面能够在界面处形成柔性层,松弛界面热应力,迅速分散外加载荷,吸收外力的能量,实现复合材料的增强增韧。     

聚丙烯/轻质CaCO_3复合材料的力学性能研究

采用熔融共混的方法制备了PP/CaCO3复合材料,并研究了轻质CaCO3的表面处理、含量及粒径对材料的拉伸强度和缺口冲击强度两大主要力学性能的影响,着重对实验结果作了科学的理论分析。实验结果表明,钛酸酯类偶联剂能很好地改善CaCO3粒子与PP基体的界面相容性,从而使复合材料的力学性能提高;经表面处理后的超细轻质CaCO3(纳米级)所填充复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度明显优于普通轻质CaCO3(微米级);而且处理后的纳米级CaCO3在填充量为10%时对PP的增强增韧效果最佳。     

无机刚性粒子增韧增强PP研究进展

综述了近些年来无机刚性粒子增韧聚丙烯（PP）的结构设计、刚性粒子粒径及其分布、改性剂种类及用量对增韧增强效果的影响以及无机刚性粒子增韧PP的机理。大量的研究表明，在刚性粒子增韧PP中，弹性体包覆刚性粒子的壳一核结构设计具有优异的增韧效果。在定量分析PP增韧机理方面，介绍了脆韧转变分析中界面黏结判据和粒间距判据，以及有限元方法在此领域的应用，刚性粒子增韧机理主要为界面脱黏到空洞／银纹化损伤和空洞／剪切屈服损伤的转变。此外还介绍了目前刚性粒子与橡胶混杂增韧PP的研究进展。     

加工时间对木粉/PP复合材料结构与性能的影响

以硅烷接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-Si)为增容剂,通过X射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、动态力学分析(DMA)研究了加工时间对木粉/POE-g-Si/PP复合材料晶态结构、动态力学性能及界面形态的影响。结果表明,随着加工时间的延长,由于剪切作用,处于界面处的相容剂POE-g-Si向PP基体树脂渗透,界面层厚度变小,且POE-g-Si粒径也随之变小,分布也更加均匀;而木粉/POE-g-Si/PP复合材料的晶态结构却无变化;同时,木粉/POE-g-Si/PP复合材料的阻尼性能也随之增强,这主要取决于木粉与聚合物基体间的界面作用力的提高。     

纳米碳酸钙改性聚丙烯的性能与增韧机理

为了应对聚丙烯(PP)普遍存在的韧性不足的缺点，研究了纳米碳酸钙(nano-CaCO₃)对PP力学性能、结晶行为和微观结构的影响，并探讨了nano-CaCO₃对PP的增韧机理。结果表明：nano-CaCO₃对PP具有良好的增韧效果，当w(nano-CaCO₃)为35%时，复合材料的室温(23℃)冲击强度最大，为2.43 kJ/m²，较纯PP提高了26.4%，但nano-CaCO₃含量较高时，复合材料的冲击强度急剧下降。通过透射电子显微镜发现，高填充的纳米颗粒在PP基体中发生团聚，在应力作用下刚性填料与基体界面出现应力集中和剥离，破坏了原有纳米颗粒的增韧效果。     

直接注射法制备增韧聚丙烯／有机蒙脱土材料的研究

通过直接注射法制备了聚丙烯(PP)/有机蒙脱土复合材料,研究了有机蒙脱土种类与用量、PP种类、插层剂添加量等条件对PP增韧效果的影响。结果表明,有机蒙脱土的层间距越大,复合材料中其相应的层间距也越大,对PP的增韧效果也越显著;在有机蒙脱土与插层剂配比合适的条件下,1%(质量分数,下同)左右的有机蒙脱土就可使PP实现有效的增韧;有机蒙脱土对PP增韧效果与基体树脂的熔体流动速率有着密切的关系,表现为基体树脂熔体流动速率越小即相对分子质量越大时,其复合材料样品的冲击强度较基体树脂提高的幅度越大。     

反应性增容对PP/纳米SiO_2界面作用的影响

通过动态力学分析和拉伸性能的测试,采用不同模型研究了反应性增容对聚丙烯(PP),纳米SiO2复合材料界面作用的影响.研究表明,反应性增容使纳米SiO2粒子与PP基体的界面作用明显增强,使PP分子链的松弛活化能增大.在环氧功能化改性纳米SiO2粒子和反应性增容剂(氨基化PP)的质量分数分别为3%和10%时,复合材料的冲击强度从1.85 kJ/m2提高到3.46 kJ/m2,体现了明显的增韧作用.     

官能团化聚烯烃在聚丙烯复合材料中的应用

综述官能团化聚烯烃(FPO)在无机填料填充、增强、增韧,纤维增强、填充和阻燃等类型聚丙烯复合材料中的应用,并讨论了FPO改善复合材料界面粘结和提高力学性能的作用机理。     

EOC-g-MAH共混增韧SGF/PP泡沫复合材料的制备及力学性能

采用型内二次发泡工艺制备了马来酸酐接枝乙烯-1-辛烯共聚物(EOC-g-MAH)共混增韧短玻璃纤维(SGF)/聚丙烯(PP)泡沫复合材料,考察了EOC-g-MAH含量对复合材料的泡孔形貌、微观结构和力学性能的影响。结果表明,EOC-g-MAH的引入改善了泡沫体的发泡效果,平均孔径减小约35%,泡孔密度提高近4倍且分布均匀。SGF与基体间的界面结合得到显著增强,且EOC-g-MAH在SGF表面形成了颗粒黏附结构,大幅提高了SGF/PP泡沫复合材料的冲击韧度,并在质量分数为8%时达到最大值,增幅为77%。随着EOC-g-MAH质量分数的增加,SGF/PP泡沫复合材料的抗弯强度先增加后降低,而压缩强度则呈近似线性下降的变化趋势。     

玻璃微珠在填充聚丙烯基复合材料中分散效果的分形定量表征

用熔融共混法将玻璃微珠(GB)填充到聚丙烯(PP)中制备PP/GB复合材料,通过冲击试验获得复合材料的冲击强度及其断面,采用扫描电子显微镜观察了断面中GB在PP基体中的分散形态,应用分散分形维数(D_d)的分形模型和图像处理软件测算了GB在PP中的D_d。结果表明,GB在PP中的分散形态具有显著的分形特征,D_d可以定量表征GB在PP基体中的分散效果;GB的D_d先随体积分数(φf)的增加而减小,当φf为11%时,D_d达到最小值,其中改性GB的D_d为1.474,未改性GB的D_d为1.503;随后则随φf的增加而增大;在相同的φf条件下,经硅烷偶联剂改性的GB有较小的D_d;D_d越接近1.5,则GB在PP基体内的分散越均匀,其填充的PP复合材料的冲击强度越高,韧性越好。     

增韧增强PP复合材料的研究

研究了聚丙烯(PP)种类,增韧剂丙烯-辛烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,三元乙丙橡胶(SBS／EPDM)和CaCO3用量对PP复合材料性能的影响。结果表明：以PP EPF30M为基体树脂,SBS／EPDM为增韧剂,CaCO3为增强剂。当添加SBS／EPDM质量分数为25％,CaCO3质量分数为19％时,制得的增韧增强PP复合材料满足PP汽车保险杠专用料的要求。     

硫酸钙晶须与硫酸钡协同增强聚丙烯 复合材料的制备及性能研究

通过熔融共混挤出方法制备了硫酸钙晶须(CSW)与硫酸钡(BaSO4)协同增强聚丙烯(PP)复合材料。研究了不同质量比的两种填料对PP复合材料力学性能、热性能、熔融结晶行为的影响。研究表明,CSW的增强效果优于BaSO4,而BaSO4对PP基体树脂的增韧效果较为明显。相比于CSW或BaSO4单一填料增强PP,CSW与BaSO4的交互作用,致使CSW/BaSO4/PP复合材料结晶度下降,但复合材料的高温耐热性得到显著提高。由于CSW对PP基体树脂具有异相成核作用,随着CSW质量分数的增加,CSW/BaSO4/PP复合材料的结晶度略有上升。     

碳酸钙填充PP的断裂韧性研究

用仪器化落重式冲击实验装置研究CaCO_3填充PP复合材料的断裂韧性。测量了CaCO_3含量为10wt%～40wt%复合材料试样的冲击强度、G_(?)(临界应变能释放速率)和K_(?)(临界应力强度因子)。结果表明,在上述CaCO_3含量范围内,CaCO_3填充PP的断裂韧性高于纯PP,当CaCO_3含量为20～30wt%时,断裂韧性达最大值。由此说明,在一定条件下,CaCO_3可改善PP的断裂韧性。此外,还简要地讨论了增韧机理。     

微-纳米无机粒子改性聚丙烯材料的最新进展

综述了近年来微-纳米无机刚性粒子填充改性聚丙烯(PP)材料的最新进展,介绍了微米级、纳米级和微-纳米组合无机刚性粒子的添加对PP复合材料性能的影响。无机刚性粒子越细,越有利于PP材料的增强增韧;无机刚性粒子的表面改性处理对复合材料的微观结构和性能有重要影响。微米无机刚性粒子可提高PP材料的抗冲击强度与刚性,但强度会有所降低;均匀分散的无机纳米粒子同时起到增强增韧的双重作用;具有粒径级的组合粒子的填充改性优于单一无机粒子。     

动态硫化增韧聚丙烯／三元乙丙橡胶共混物的研究

研究了动态硫化和简单共混增韧聚丙烯（PP）／三元乙丙橡胶（EPDM）共混物的力学性能、形态结构、流动性能和脆韧转变。结果表明：动态硫化的增韧效率要比简单共混的增韧效率高；随着EPDM用量的增加，共混物的力学性能均随之发生变化，流动性明显降低；简单共混物的橡胶颗粒尺寸随EPDM含量的增加呈增大趋势，而动态硫化可以降低橡胶颗粒的尺寸；动态硫化物的临界基体层厚度大约为0.3μm，简单共混物的临界基体层厚度大约为0．2μm，并且动态硫化和简单共混物均在各自的临界基体层厚度处发生脆韧转变，验证了wu氏增韧理论。     

硅藻土填充聚丙烯复合材料结晶性能的研究

应用差热扫描量热分析仪,测量了3种粒径硅藻土填充聚丙烯(PP)复合材料的结晶性能,以考察填料含量和粒径对复合体系结晶性能的影响。结果表明:复合材料的结晶性能随着填料体积分数的增加而下降。当φf为10%时,复合体系的结晶度随着硅藻土粒径的增加而呈二次多项式函数形式变化。     

中空玻璃微珠填充聚丙烯复合材料结晶性能研究

应用差示扫描量热分析仪,测量了3种粒径中空玻璃微珠(HGB:TK10、TK35和TK70)填充聚丙烯(PP)复合材料的结晶性能。结果表明,当HGB体积分数(фf)小于5%时,复合材料的结晶度有所下降;随着的增加,PP/TK70复合体系的结晶度上升,而PP/TK35体系则继续减小。当为10%时,复合体系的结晶度随着HGB粒径的增加而呈线性函数形式提高。