PA1012/n-HAP复合粉体的制备及热性能和流动性表征

通过高温高压溶剂沉淀法成功制备了选择性激光烧结(SLS)用聚酰胺1012/纳米羟基磷灰石(PA1012/n-HAP)复合粉体。采用差示扫描量热法(DSC)详细分析了复合粉体的热性能,通过扫描电镜(SEM)分析、激光粒度分析、休止角及堆积密度测试对复合粉体的形貌和流动性进行了探究。结果发现:与同比例PA1012/n-HAP复合材料相比,溶剂沉淀法所制备PA1012/n-HAP复合粉体的熔融温度降低了4~6℃,且结晶度明显提高;PA1012/n-HAP复合粉体的烧结温度窗口宽于纯PA1012粉体,且当HAP含量为1%时达到最大值17.1℃。由于复合粉体粒径可随HAP含量的变化而改变,因此能实现对粉体粒径的调控。在加入10%的HAP时,粉体粒径由纯PA1012粉体的126.14μm降至54.87μm,且粉体趋于规整的球体;随着HAP含量的增加,复合粉体的堆积密度逐渐增大,休止角则呈下降趋势,且粉体流动性增强。     

用于选择性激光烧结成型的聚酰胺6/硫酸钙复合粉体的制备及性能研究

采用溶液沉淀法制备了聚酰胺6/硫酸钙（PA6/CaSO₄）复合粉体,通过扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热仪（DSC）、激光粒度分布仪和Ｘ射线衍射仪（XRD）对复合粉体的微观形貌、热性能、粒度分布、晶体结构和流动性进行了表征。结果表明,随着CaSO₄的加入,PA6/CaSO₄复合粉体由松散的球形结构转变为密实的球形结构;CaSO₄的加入能够提高PA6/CaSO₄复合粉体的结晶度并拓宽其烧结温度窗口,在CaSO₄含量为5 %（质量分数,下同）时,结晶度和烧结温度窗口均达到最大值,分别为61.84 %和18.95 ℃;PA6/CaSO₄复合粉体的粒径随CaSO₄含量的增加呈现先减后增的趋势,休止角先减后增,堆积密度先增后减;当CaSO₄含量为3 %~5 %时,PA6/CaSO₄复合粉体的流动性能最佳,最适用于选择性激光烧结。     

乙醇/水混合溶剂沉淀法制备聚酰胺6粉体及表征

在不同的乙醇/水混合溶剂条件下通过溶剂沉淀法成功制备了聚酰胺6(PA6)粉体,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、差示扫描量热仪、激光粒度分析仪等仪器对粉体的形貌、热性能、粒径及分布、堆积角和密度进行了分析。结果表明,随着混合稀释剂中乙醇体积分数的增加,溶剂与聚合物间的相互作用力增大,粉体形貌由蓬松不规则结构变为较为规整的近球体结构,粉体粒径大幅降低至78.8 μm且分布变窄;粉体的晶型没有发生变化,但是晶体完善度发生了改变,熔融温度降低;粉体的堆积角逐渐降低,而密度逐渐增加;混合溶剂的溶解度参数对所生产PA6粉体的性能有着重要的影响。     

TiO_2/PA1012复合粉体的制备及分析

为实现零维(粉体)材料的功能化,需制备形状单一的粉体。采用溶剂沉淀法成功制备了TiO_2/PA1012复合粉体,通过扫描电镜(SEM)和激光粒度分析仪讨论了粉体形貌和粒径分布,利用差示扫描量热仪(DSC)和X射线衍射仪(XRD)对粉体的热性能和结构进行了研究。结果表明,相对于纯PA1012粉体,加入TiO_2后的复合粉体更加趋于规则的球形结构,粒径大幅减小,粉体大小及分布更适合于SLS的加工过程;粉体的结晶速率提高、烧结窗口温度增加,改善了成型件的质量,无需后处理。该方法一次性成功地制备了较为均一的TiO_2/PA1012复合球形粉体,当TiO_2含量为2%时,粉体的综合性能最优。     

3D打印用TiO_2/PA6复合粉体的制备与性能分析

采用溶剂沉淀法制备3D打印用TiO_2/PA6复合粉体材料,利用扫描电镜(SEM)、激光粒度分析仪、示差扫描量热仪(DSC)和X射线衍射仪(XRD)等测试方法,研究了TiO_2不同加入量对TiO_2/PA6复合粉体的形貌、粒度分布、结构以及热性能的影响。由SEM与粒径分析结果发现,TiO_2的加入使复合粉体颗粒的粒径大幅下降,形状更趋于规则的球形;DSC结果表明,复合粉体的结晶速率和烧结窗口温度相对于PA6有所提高,有利于SLS 3D打印;XRD结果显示,当TiO_2含量低于3.0%时,TiO_2能够完全被包裹在PA6粉体中。     

PA66–气凝胶复合粉体制备及性能

以吸附石蜡的气凝胶(AG)为聚酰胺(PA)66的成核剂,采用高温高压溶液沉淀法制备PA66–AG复合粉体,并通过差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、激光粒度分析仪和霍尔流速计等对复合粉体的结晶性能、微观形貌、粒度分布和流动性能等进行测试与分析。结果表明,添加适量的AG后,PA66–AG复合粉体由多层块状结构转变为密实的球形结构,粉体的平均粒径从180μm降至67～113μm;PA66–AG复合粉体中的PA66存在α,γ两种晶型,且AG能够诱导PA66晶型的改变以及提高其复合粉体的结晶度;当AG用量为PA66质量的10%～20%时,复合粉体的流动性能较优,当AG用量小于30%时,其对石蜡的包覆率为100%。     

溶剂沉淀法制备具有相变功能的PA6/AG复合粉体及其性能分析

通过多孔材料吸附法与溶剂沉淀法制备聚酰胺6(PA6)/气凝胶(AG)复合粉体,并通过差示扫描量热仪、X射线衍射仪和激光粒度分析仪等对复合粉体的包覆性、流动性和耐用性等进行测试与分析。结果表明,成功制备了一种具有优异耐用性能的相变材料—PA6/AG复合粉体,其中AG相变材料中石蜡与AG的的质量比为1∶1、粉体中PA6与AG相变材料质量比为2∶1时,复合粉体中的AG相变材料完全被包覆且具有优异的耐用性能;同时在PA6与AG相变材料的质量比为2∶1时,PA6/AG复合粉体的粒径增至85.62 μm,且其流动性能最优。     

3D打印用PA6/PA12复合粉末的制备与性能

采用溶剂沉淀法制备了用于3D打印的尼龙(PA)6/PA12复合粉末,使用扫描电子显微镜和X射线衍射对复合粉末微观形貌与结构进行分析,使用差示扫描量热测试了复合粉末的熔融和结晶温度,同时测试了不同PA12含量下复合粉末的表观密度、粒径分布、熔体流动速率(MFR)和注射成型件的力学性能。结果表明,复合粉末颗粒近球形,其结晶度明显低于纯PA6粉末的结晶度,当PA12的质量分数增加至20%时,复合粉末的结晶度由纯PA6的66.48%降至42.66%;随着PA12含量的增加,复合粉末的表观密度减小,粒径大于150μm的粉末含量增加,当PA12质量分数为20%时,复合粉末的表观密度仍大于0.35g/cm~3,粒径在75～100μm的粉末含量虽有所减少,但仍在70%以上,且加入成核剂可明显减少大粒径粉末的含量;MFR及注射成型件的韧性随PA12含量增加而提高,但成型件强度和模量下降;PA12使复合粉末的烧结温度有明显的降低,烧结温度窗口增大,有利于选择性激光烧结。     

溶剂与添加剂对溶剂沉淀法制备PA12粉体的影响

通过改变溶剂沉淀法中复合溶剂中乙醇的浓度或添加剂（SiO₂）的含量制备PA12粉体,并使用激光粒度分析仪、霍尔流速计等对PA12粉体的性能进行了测试与分析。研究发现,乙醇的浓度与添加剂的含量均对PA12粉体的性能存在密切的关联;随乙醇浓度的提高,PA12粉体平均粒径先减后增、粒径分布均匀性提高与流动速率提高、密度降低;随着SiO₂含量的增加,PA12粉体的流动速率与粒径分布均匀性提高,平均粒径与密度呈现先减后增的趋势。     

纳米复合金属氧化物/聚酰胺6复合纤维的制备及性能

用共沉淀法制备了锌铝、锌镁铝及镁铝层状双氢氧化物(LDHs),将LDHs经过500℃煅烧后,得到相应的纳米复合金属氧化物(MMO)。MMO经偶联剂表面改性后,与聚酰胺6(PA6)切片共混造粒、熔融纺丝制备MMO/PA6复合纤维,并织造了MMO/PA6织物。用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)以及红外成像仪等研究了MMO/PA6复合纤维的热性能、横截面形貌及MMO/PA6织物的红外辐射性能。结果表明:MMO/PA6复合纤维的可纺性好;加入MMO后,PA6复合纤维的强度下降约10%,但对PA6纤维的熔融温度没有影响;MMO的加入显著提高了PA6纤维的红外辐射性能,60℃保温的MMO/PA6织物,当MMO的质量分数为2.0%时,其温度高于空白PA6织物约2.0℃,具有优异的远红外辐射性能。     

多孔纤维素/聚乙二醇相变粉体的制备及表征

以制备的具有微/纳多孔结构的纤维素为骨架,聚乙二醇(PEG)-4000为相变基,通过吸附―混合机制制备出不同PEG含量的多孔纤维素/PEG复合相变粉体材料(PCMs)。傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜分析和复合相变粉体孔隙率测定结果表明,多孔纤维素与PEG能很好地相互结合;X射线衍射、差示扫描量热及热重分析结果表明,PCMs相变焓随PEG含量的增加而逐渐增加,PEG理论含量为50%(wt)时,多孔纤维素/PEG复合相变粉体相变焓值为95.53 J/g。多孔纤维素/PEG复合相变粉体的热稳定性好。     

PA6/NBR共混体系的性能研究

采用转矩流变仪,在温度为230℃、转速为80 r/min的条件下进行密炼,熔融共混制备不同聚酰胺6(PA6)与丁腈橡胶(NBR)配比的PA6/NBR共混物,通过差示扫描量热仪、热台偏光显微镜、转矩流变仪、电子万能试验机等分析手段研究了PA6与NBR配比对PA6/NBR共混物性能的影响。结果表明,PA6与NBR配比对PA6/NBR共混物的性能有显著的影响;添加NBR后,PA6的结晶温度提高了10℃左右,NBR对PA6具有异相成核作用并显著降低了结晶尺寸;随着NBR含量的增加,PA6结晶度逐渐下降,当NBR增大到80质量份时,PA6/NBR共混物的结晶度由纯PA6的29.30%降至15.21%,导致PA6/NBR共混物拉伸强度和耐溶剂性能逐渐下降。     

SiO2/g-C3N4复合粉体制备及其光催化性能

以Stöber法制备出的二氧化硅(SiO₂)微球和三聚氰胺为原料,两者按一定质量比混合后得到前驱体,通过煅烧该前驱体可成功获得SiO₂/g-C₃N₄复合粉体。利用XRD、SEM、UV-Vis和BET等表征手段对获得的复合粉体进行物相组成、形貌、可见光吸收性能以及比表面积大小等进行分析和测试。结果表明,改进的Stöber法制备出的球形SiO₂平均粒径约为200 nm,具有良好的分散性。SiO₂/g-C₃N₄复合粉体中SiO₂含量约为75%(质量分数)时,其比表面积最大,约为23.7 m²/g。同时,以罗丹明B和亚甲基蓝为目标污染物,在可见光照射下,探究了不同g-C₃N₄负载量SiO₂/g-C₃N₄复合粉体的光催化性能。结果表明,随着复合粉体中g-C₃N₄含量的降低,复合粉体的可见光催化活性反而逐渐升高,g-C₃N₄含量约为25%(质量分数)时复合粉体光催化降解罗丹明B和亚甲基蓝效果最好。原因可归结为,复合粉体的强吸附增强了可见光催化性能。     

LiCl改性聚酰胺6纤维的制备与性能

通过高速共混包覆法和熔融纺丝法制备出聚酰胺6(PA6)-LiCl共混复合纤维,研究了不同含量的LiCl对PA6纤维的结构和性能的影响。差示扫描量热分析、傅里叶变换红外光谱分析、热重分析、纤度及力学性能测试等的结果表明:LiCl中Li+能打开PA6的氢键,并与酰胺基团产生比氢键作用力更强的络合作用,降低了PA6分子链的规整性,从而有利于纤维的热牵伸,在降低纤度的同时提高力学性能。当LiCl质量分数为0.5%时,PA6-LiCl共混纤维的可拉伸倍数最高可至4.8倍,断裂强度为5.3 cN/dtex,断裂伸长率为5.8%,较未加LiCl的样品的断裂强度提高了112%,断裂伸长率降低了74.6%,综合力学性能最佳。     

PA6/SMA/LGF复合材料的制备及其性能研究

采用熔融共混法制备了聚酰胺6/苯乙烯-马来酸酐共聚物/长玻璃纤维(PA6/SMA/LGF)复合材料,利用差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)、热变形温度及力学性能测试等手段研究了LGF含量对PA6/SMA/LGF复合材料熔融结晶行为、热性能及力学性能的影响。结果表明:随着LGF含量的增加,PA6/SMA/LGF复合材料的结晶温度、结晶度以及熔融焓均先升高再降低,而且复合材料的最大分解温度较纯PA6显著提高;另外,随着LGF含量的增加,PA6/SMA/LGF复合材料的热性能及力学性能均明显改善,其中当LGF含量为27%时,复合材料的热变形温度、弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度和冲击强度分别增至206.0℃、227.8 MPa、7 335 MPa、180.6 MPa和18.7 kJ/m2。     

PA6/SMA共混物的热性能及力学性能

采用熔融共挤制备了尼龙6(PA6)/苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)共混物,利用差示扫描量热法、热重分析、热变形温度测试及力学测试等手段研究了SMA含量对PA6/SMA共混物熔融结晶行为、热性能及力学性能的影响。结果表明,SMA的加入使共混物的熔融温度、结晶温度及结晶度降低;当SMA用量为5份时,共混物最大分解温度较纯PA6提高了33.5℃;共混物的弯曲强度和弯曲模量在SMA用量为2.5份时达到最大,分别为115.0、3 227 MPa,比纯PA6提高了26.4%、37.0%,拉伸强度在SMA用量为5份时达到最大87.5 MPa,比纯PA6提高了25.9%。     

小粒径聚丙烯酸酯乳液的合成及助成膜性能

采用种子半连续乳液聚合法合成了小粒径聚丙烯酸酯乳液（PA）,取代有机小分子成膜助剂辅助硬树脂乳液成膜,制备超低挥发性有机化合物（VOC）含量的水性木器涂料。考察了PA玻璃化转变温度(Tg)、乳化剂配比及添加量和甲基丙烯酸(MAA)用量等对乳液聚合稳定性、乳液性能及助成膜性能的影响。结果表明：聚合物Tg由0℃降到-20℃时,PA助成膜能力明显增强;复合乳化剂中随反应性乳化剂比例的增大,凝胶率从0.83%降低到0.10%;乳化剂的用量增加到2.1%时,乳液平均粒径可减小到69nm, 助成膜能力增强;MAA添加量为4.5%时制备的PA配制的水性木器涂料的总VOC含量低至33g/L。     

纤维级复合阻燃PA 6的制备及其热稳定性研究

以三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)与硫化锌(ZnS)或类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)或9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物衍生物(ZDOPO)复配体系为阻燃剂,与聚己内酰胺(PA 6)切片共混、造粒、干燥、纺丝,制备阻燃PA 6纤维;通过常规升温热失重分析以及模拟纺丝过程恒温热失重分析,研究阻燃剂种类及含量对PA 6共混体系热稳定性的影响。结果表明:在阻燃剂总质量分数为6.0%条件下,添加MCA/ZDOPO复配体系对PA 6共混体系的热稳定性影响最小,制备的阻燃PA 6纤维具有良好的力学性能和阻燃性能;添加MCA质量分数3.0%、ZDOPO质量分数3.0%,PA 6/MCA/ZDOPO共混体系热失重5%时的热分解温度为393.8℃,热失重10%时的热分解温度为412.6℃,与纯PA 6的热学性能非常接近,制备的阻燃PA 6纤维的断裂强度为1.9 cN/dtex,断裂伸长率为75.8%,极限氧指数可达29.0%。     

HDPE/CB/PA6复合材料的导电与力学性能研究

为了改善尼龙6低温与干态存在着冲击强度低、纤维状易于电荷富集的缺陷,制备了高密度聚乙烯(HDPE)/导电炭黑(CB)/尼龙6(PA6)复合材料。首先制备了HDPE/CB共混物作为功能改性剂,再以马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)为增容剂,通过双螺杆挤出机熔融共混制备了HDPE/CB/PA6复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机、高阻计等方法,研究了添加增容剂和HDPE与PA6配比以及导电炭黑粒子含量对复合材料力学性能和导电性能的影响。结果表明,加入5 phr的增容剂POE-g-MAH,明显提高了HDPE与PA6的界面黏附力,复合材料相容性较好;当HDPE与PA6的质量比为35/65时,复合材料的断裂伸长率从纯PA6的88%增加到251%,缺口冲击强度从12.5 kJ/m~2增加到53.7 kJ/m~2;当导电炭黑的含量增加到2.5 phr时,复合材料的室温体积电阻率降低了7~10个数量级,约为10~8Ω·cm。     

PA6/NMA共混物的制备及其性能研究

以聚酰胺6(PA6)为基体、自制N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐二元共聚物(NMA)为耐热改性剂,通过熔融共混法制备了PA6//NMA共混材料。并采用差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)、热变形温度及力学性能测试等手段研究了NMA用量对PA6/NMA共混物熔融结晶行为、热性能及力学性能的影响。结果表明:随着NMA用量的增加,PA6/NMA共混物的熔融温度、结晶温度、结晶度以及熔融焓均逐渐降低,而且共混物的最大分解温度较纯PA6显著提高;随着NMA用量的增加,PA6/NMA共混物的力学性能及热性能均明显改善,其中当NMA用量为10份时,共混物的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度及热变形温度分别增至113.8 MPa、3 146 MPa、80.4 MPa以及71.5℃,较纯PA6提高了25.1%、31.9%、15.7%和27.5%;另外,随着NMA用量的增加,共混物的熔体流动速率(MFR)大幅下降,其中当NMA用量增至10份时,共混物的MFR降至5.3 g/10min。