玄武岩纤维增强高密度聚乙烯的力学性能

玄武岩纤维(BF)未经改性处理和经硅烷偶联剂(KH–550和KH–570)进行处理后,添加到高密度聚乙烯(PE–HD)基体树脂中,增强PE–HD的力学性能,用傅立叶变换红外光谱和扫描电子显微镜对硅烷偶联剂处理的BF进行表征,同时,用SEM观察BF增强PE–HD复合材料的拉伸断面。结果表明,随着未经改性处理BF添加量增加,PE–HD复合材料的拉伸强度、弯曲强度逐渐提高,当添加量达到30%时,拉伸强度达到45.5 MPa,提升79.1%;弯曲强度达到41.3 MPa,提升118.9%。经KH–550和KH–570处理的BF添加量达到20%时,PE–HD复合材料的拉伸强度均达到45 MPa以上,其后随着BF添加量继续增加,拉伸强度变化不大,而弯曲强度随BF添加量的增加逐渐增大。当BF添加量达到30%时,BF改性与否对PE–HD复合材料的力学性能的影响不大。当改性BF添加量为5%~15%时,KH–550改性的PE–HD复合材料的力学性能较KH–570改性的高;当改性BF添加量为20%,25%时,KH–570改性的PE–HD复合材料的力学性能较KH–550改性的高。     

高密度聚乙烯/植物纤维复合材料性能研究

采用双螺杆挤出机制备了一系列的高密度聚乙烯(PE–HD)/木粉(WF)和PE–HD/秸秆粉(SF)复合材料,研究了马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)及丙烯酸酯接枝聚乙烯(PE-g-AE)的用量对复合材料的拉伸性能、冲击性能和熔体流动速率(MFR)的影响,并对PE–HD/WF与PE–HD/SF复合材料的性能进行了比较。结果表明,PEg-MAH和PE-g-AE均可增韧PE–HD/WF和PE–HD/SF复合材料,PE-g-AE的增韧效果总体上优于PE-g-MAH;PE-g-MAH和PE-g-AE降低了PE–HD/WF复合材料的拉伸强度,但对PE–HD/SF复合材料有一定的增强作用;PE-g-MAH和PE-g-AE可在一定程度上提高PE–HD/WF复合材料的MFR,而PE–HD/SF复合材料的MFR总体上随PE-g-AE用量增加而增大,随PE-g-MAH用量增加而减小;在PE-g-AE作用下,除拉伸强度外,PE–HD/SF复合材料的冲击强度、断裂伸长率、MFR总体上均高于PE–HD/WF复合材料;当PE-g-AE的用量为其与PE–HD总质量的5%时,PE–HD/SF复合材料的综合性能最佳。     

钢丝绳涂覆PE–HD及其复合材料聚集态结构研究

将高密度聚乙烯(PE–HD)、低密度聚乙烯(PE–LD)、聚乙烯–辛烯共聚弹性体(POE)经双螺杆挤出机制成不同比例的PE–HD/PE–LD材料。采用差示扫描量热(DSC)仪和X射线衍射(XRD)仪分析了不同厚度下PE–HD及其PE–HD/PE–LD复合材料的聚集态结构。DSC实验表明复合材料相容性良好且形成了共晶,XRD结果则显示材料的拉伸强度与其结晶度和晶粒尺寸都有关。     

DCP对动态硫化阻燃PE–HD/EPDM性能的影响

将过氧化二异丙苯(DCP)添加到碱式碳酸镁阻燃高密度聚乙烯/三元乙丙橡胶(PE–HD/EPDM)体系中,采用动态硫化法制备了阻燃PE–HD/EPDM材料。利用热重–差示扫描量热法分析了阻燃PE–HD/EPDM的热稳定性,扫描电子显微镜观察了阻燃PE–HD/EPDM的微观形貌,研究了DCP含量对阻燃PE–HD/EPDM性能的影响。结果表明,DCP的质量分数为1.0%时,阻燃PE–HD/EPDM材料的拉伸强度为9.7 MPa,断裂伸长率为1.2%,缺口冲击强度为39.5 kJ/m2,极限氧指数为30.8%;加入DCP后,PE–HD/EPDM材料的吸热峰有所滞后、燃烧炭层更为致密。     

MPEG对PE-HD／POM共混材料性能的影响

为改善高密度聚乙烯(PE–HD)／聚甲醛(POM)体系的相容性,采用聚乙二醇单甲醚(MPEG)作为相容剂,研究MPEG对PE–HD／POM共混材料性能的影响。结果表明,MPEG的加入提高了PE–HD／POM共混材料的力学性能,实验范围内随着MPEG用量的增加,共混材料的拉伸强度和冲击强度均不断提高;扫描电子显微镜、差示扫描量热及红外光谱分析表明,MPEG的加入改善了共混材料的相容性。     

OMMT对PE–HD/CB导电复合材料电性能的影响

以炭黑(CB)为导电填料,高密度聚乙烯(PE–HD)为基体,有机蒙脱土(OMMT)为有机粒子,通过熔融共混法分别制备了PE–HD/CB与PE–HD/CB/OMMT导电复合材料,并研究了OMMT的加入对导电复合材料中CB分布的均一性及材料电性能的影响。研究发现,适当OMMT的加入可以改善CB在导电复合材料中的分布状态,在保持电性能的基础上降低导电复合材料的渗流阈值;当OMMT质量分数为3%时,PE–HD/CB/OMMT导电复合材料的渗流阈值为3.7%,与未添加OMMT的PE–HD/CB导电复合材料渗流阈值4.0%相比有所降低。在此基础上,选取PE–HD/CB导电复合材料(CB质量分数为5%)并测定其PTC强度为0.26;后加入质量分数为3%的OMMT,测得PE–HD/CB/OMMT导电复合材料(CB质量分数为5%)的PTC强度为0.79,后者有所提高。     

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。     

偶联剂对 PPS/PA66/T-ZnOw 复合材料力学性能的影响

采用硅烷偶联剂KH-560和钛酸酯偶联剂TM-38S对四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)进行表面改性,制备了相应的聚苯硫醚(PPS)尼/龙(PA)66/T-ZnOw复合材料,研究了两种偶联剂及其复合体系对T-ZnOw表面改性效果和相应复合材料力学性能的影响,并利用扫描电子显微镜对复合材料的断面形态进行了观察。结果表明,钛酸酯偶联剂TM-38S对T-ZnOw的表面改性效果要优于硅烷偶联剂KH-560;两种偶联剂均提高了复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和缺口冲击强度,但对复合材料的弯曲强度影响不大。其中TM-38S改性T-ZnOw与PPS/PA66复合后所得材料的力学性能优于KH-560改性T-ZnOw的材料。两种偶联剂的复合体系虽然可以弥补KH-560副反应对T-ZnOw表面改性的不利影响,但对改善复合材料力学性能的协同作用不明显。     

微晶纤维素/不饱和聚酯复合材料的力学与热稳定性研究

以不饱和聚酯(UP)为基体,硅烷偶联剂(KH-550)改性微晶纤维素(MCC)为填充材料,采用共混浇注方法制备微晶纤维素/不饱和聚酯树脂(MCC/UPR)复合材料。运用SEM、DMA、TG研究了MCC及硅烷偶联剂对MCC/UPR复合材料的力学性能和热降解行为的影响。结果表明:添加MCC能够提高UPR的力学性能,当添加量超过45%(wt)时力学性能明显下降。KH-550硅烷偶联剂能够改善MCC与UPR的界面相容性,提高树脂的黏结性,提高复合材料的机械性能。在实验条件下MCC为30%(wt)时,拉伸强度、冲击强度、弯曲强度较纯UPR材料提高了81.86%,82.26%和53.76%;相同条件下,偶联剂改性后的MCC/UPR复合材料力学性能比未经处理的分别提高了19.70%,11.50%和6.83%。MCC使UPR玻璃化转变温度提高,刚性降低。     

PE/PA6/F-SEP复合材料的热性能及流变行为研究

采用硅烷偶联剂对海泡石(SEP)进行有机化改性,并用熔融共混法制备聚乙烯/聚酰胺6/改性海泡石(PE/PA6/F-SEP)复合材料。通过傅里叶红外光谱(FTIR)对F-SEP的结构进行表征。采用热失重分析(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、旋转流变仪和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的热性能、流变行为、力学性能以及微观形貌进行研究。结果表明:硅烷偶联剂对SEP实现接枝改性;F-SEP能保持PE/PA6体系的热稳定性,残炭率增加,且F-SEP在基体中起到异相成核作用,能提高材料的结晶温度,改善了材料的结晶行为;F-SEP的加入使复合材料的储能模量、损耗模量和复合黏度均有增加;力学性能表明,添加F-SEP对PE/PA6基体能起到一定的增强和增韧作用。随着F-SEP含量的增加,材料的拉伸和弯曲性能均逐渐增加,且材料的冲击强度可提高20.9%;SEM结果表明,F-SEP的加入使相界面变得模糊,能较好地改善PE和PA6的相容性。     

硅烷偶联剂对PE-HD基木塑复合材料力学性能的影响

采用乙烯基三乙氧基硅烷对稻壳粉进行表面处理,然后在过氧化二苯甲酞（BPO）引发剂的作用下与高密度聚乙烯（PE-HD）混合挤出制备了PE-HD/稻壳粉复合材料。对复合材料进行力学性能测试和熔体流动速率测定,并对硅烷接枝PE-HD粒子进行红外光谱分析,同时利用扫描电子显微镜分析偶联剂处理对复合材料微观形貌的影响。结果表明,偶联剂的加入,降低了熔体流动速率,使得木塑复合材料各组分的分散性和相容性得到了改善;当偶联剂、PE-HD和稻壳粉的质量比为1∶100∶50时,复合材料的力学性能最佳,其中弯曲强度相对于未加偶联剂的复合材料提高了32.24 ％,冲击强度提高了140 ％;稻壳粉的增加,降低了熔体流动速率,提高了复合材料的弯曲强度,降低了拉伸强度、冲击强度和断裂伸长率;乙烯基三乙氧基硅烷已经熔融接枝在PE-HD分子上。     

空心玻璃微珠增韧高密度聚乙烯

采用悬臂梁缺口冲击、DSC、SEM 等方法研究了空心玻璃微珠(HGB)用量、粒径大小、偶联剂处理和基体韧性等因素对高密度聚乙烯(PE-HD)/HGB 复合材料冲击强度和热性能的影响。结果表明:复合材料的冲击强度首先随 HGB 含量的增加而增大,当 HGB 用量超过一定值后,冲击强度又随 HGB 含量的增加而减小。HGB 的粒径越小,增韧效果越好,当粒径较大时,增韧作用不明显。偶联剂可以明显改善 HGB 在基体中的分散,进而达到较好的增韧效果。对于 PE-HD/HGB 复合材料,要求基体的最低冲击强度为5.2 kJ/m~2。     

Evaluation of the mechanical properties of sisal–polyester composites as a function of the polyester matrix formulation

In this work a comparative study on the impact and tensile properties of polyester/sisal fiber reinforced composites was undertaken. The polyester matrix was used bare and modified with: (1) a silane coupling agent; (2) a flame retardant system; and (3) a blend of the silane agent and the flame retardant system. The experimental results show that the flame retardant acts as a particulate reinforcement to the polyester matrix and the silane coupling agent acts as a plasticizer. The simultaneous addition of these two compounds to the polyester resin tended to decrease the performance of the composites. The results obtained show that strength or toughness could be tailored, and although none of the composites manufactured with the modified polyester matrices showed a significant improvement on the fiber–matrix interface strength, a better compromise between impact and tensile properties was obtained with the silane modified matrix. The critical fiber volume fraction was also evaluated and shown to be less than 10% for the sisal–polyester composite investigated here. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 94: 1209–1217, 2004     

Influence of grafted polypropylene on the mechanical properties of mineral‐filled polypropylene composites

The purpose of this work was to study how mineral fillers would behave in a polypropylene (PP) matrix when PP modified with maleic anhydride (MA) and/or itaconic acid (IA) was used as a coupling agent in the preparation of mineral‐filled PP composites. The composites were characterized with tensile mechanical measurements and morphological analysis. The optimum amount of the coupling agent to be used to obtain composites with improved mechanical properties was established. The results indicated that these coupling agents enhanced the tensile strength of the composites significantly, and the extent of the coupling effect depended on the nature of the interface that formed. The incorporation of coupling agents enhanced the resistance to deformation of the composite. The behavior of IA‐modified PP as a coupling agent was similar to that of a commercial MA‐modified PP for the filled PP composites. Evidence of improved interfacial bonding was revealed by scanning electron microscopy studies, which examined the surfaces of fractured tensile test specimens; their microstructures confirmed the mechanical results with respect to the observed homogeneous or optimized dispersion of the mineral‐filler phase in these composites. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 103: 2343–2350, 2007     

Enhanced thermal stability and flame retarding properties of recycled polyethylene based wood composites via addition of polyethylene/nanoclay masterbatch

Abstract

Barrier and mechanical properties of wood powder composites based on recycled polyethylene (RPE) were modified using a commercial nanoclay masterbatch. X-ray diffraction, dynamic rheology and thermogravimetric analysis measurements showed that nanoclay from the selected masterbatch was well dispersed and formed a percolation network in both virgin and RPEs. The resulting nanocomposites promoted the thermal stability of matrix significantly. Modification efficiency of nanoclay, however, was evidently influenced by the type of matrix, where the strongest effect was achieved in a low viscosity virgin high density PE. The masterbatch was incorporated into an industrial formula designed extrusion quality RPE/wood flour composite. Processing procedures, mainly compounding cycles, and material composition, mainly clay content and type of coupling agent, were optimised. Two extrusion cycles led to higher uniformity of resulting composites than one cycle. Addition of a coupling agent, which has medium viscosity and plenty functional groups, led to enhanced tensile strength. The twice compounded composites were well stiffened and strengthened via combination of 6 wt-% clay and medium viscosity coupling agent. All composites without the addition of nanoclay burned faster after ignition and dripped much earlier and more compared to the composites containing nanoclay even with as small amount as 3 wt-% and being compounded once. The material with 6 wt-% clay showed the best sample integrity and burned slowest of all the tested composites. Furthermore, no dripping during combustion was seen for this material. This study shows that the incorporation of nanoclay using the selected masterbatch can effectively improve the flame retarding properties of RPE based wood composites.     

硅烷偶联剂对高密度聚乙烯/硅藻土的改性研究

采用煅烧、酸化的方法先对硅藻土预处理,然后用硅烷偶联剂（KH550、KH590、Si69）对硅藻土进行改性,利用熔融共混法制备了硅藻土增强高密度聚乙烯 (PE-HD) 复合材料。研究了硅藻土含量和改性剂含量及种类对复合材料力学性能和耐热性的影响。利用傅里叶变换红外光谱仪 (FTIR) 和扫描电子显微镜 (SEM)研究了KH590-硅藻土增强PE-HD复合材料的相容性及形貌结构。结果表明,KH590改性的硅藻土在 PE-HD 中分散均匀,两者间界面相容性较好,断面形态更加均匀;采用1份（质量份,下同）KH590改性2份硅藻土的改性效果最佳,拉伸强度提高了23.8 MPa,冲击强度提高了122.1 kJ/m2,并且热分解提高了10 ℃。     

改性竹纤维增强聚丙烯复合材料的性能研究

以聚丙烯为基体材料,不同处理工艺改性的竹纤维为增强材料,采用密炼-注塑工艺制备聚丙烯/竹纤维复合材料。通过红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、万能试验机等对复合材料的化学结构、表面形态、热性能、力学性能等进行表征和测试。结果表明:偶联剂与碱处理均可改变竹纤维的表面特性,改善复合材料的界面相容性,其力学性能、热性能均随处理工艺有所改善。当偶联剂KH-550含量为2%时,复合材料有较好的力学性能,其断裂伸长率为14.5%,拉伸强度为30.48 MPa,冲击强度为22.4 kJ/m2。     

改性木纤维/PVC复合材料界面及性能的研究

比较了硅烷偶联剂处理、氢氧化钠溶液浸泡与硅烷偶联剂双重处理,接枝改性等3种木纤维表面处理方法对木纤维/PVC复合材料界面及性能的影响,通过扫描电镜照片发现接枝改性木纤维在PVC基体中分散更均匀,与PVC界面相容性好.接枝改性木纤维/PVC复合材料的拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率等力学性能有明显提高.最后分析了木纤维接枝改性处理时引发剂用量对复合材料力学性能的影响.     

端羧基超分散剂对剑麻纤维/聚丙烯性能的影响

采用自制端羧基超分散剂(ECH)改性剑麻纤维(SF)/聚丙烯(PP)复合材料,探讨了ECH的使用对SF/PP复合材料的力学性能、热力学性能和结晶性能的影响,并采用扫描电镜(SEM)观察复合材料的冲击断面形貌。结果表明,经ECH改性后的SF/PP复合材料的冲击强度、弯曲强度分别比未改性的复合材料提高了67.3%和21.0%,复合材料的热稳定性、PP相的结晶速率和结晶度有所提高,但晶态结构仍是典型的α晶型,ECH的加入使得复合材料的储能模量提高,损耗因子降低。     

氧化锌晶须/聚丙烯复合材料性能的研究

制备了四针状氧化锌晶须(T—ZnOw)／聚丙烯复合材料,研究了不同偶联剂处理的T—ZnOw及其用量对复合材料力学性能的影响,并对偶联机理做了初步探讨。研究结果表明,当添加T-ZnOw质量分数为20％时,复合材料的力学性能最好;与处理前相比,处理后的T—ZnOw复合材料的拉伸强度和冲击强度有不同程度的提高;不同偶联剂处理的T—ZnOw对复合材料力学性能的影响不同。