EG-TPU/PEG相变储能材料的结晶及力学性能研究

以高导热多孔隙膨胀石墨(EG)和热塑性聚氨酯弹性体(TPU)为支撑材料,以聚乙二醇(PEG)为相变材料,利用挤出成型工艺制备EG-TPU复合材料,再通过注塑成型制备EG-TPU/PEG复合相变储能材料。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、广角X射线衍射(WAXD)、差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)和万能实验机对试样进行形貌、结晶及力学性能测试。结果表明,PEG充分地进入到EG孔隙中,EG和TPU的引入并未改变PEG的结晶形态,但降低了PEG的结晶度和晶体完善度。添加10%TPU可以使复合相变材料的冲击强度和拉伸强度较纯PEG的分别提高87%和85%左右。     

湿热对RGO/PEG/PLA复合材料结晶及力学性能的影响

采用动态灌注法制备氧化还原石墨烯(RGO)/聚乙二醇(PEG)复配成核剂,再利用双螺杆挤出机熔融共混制备一系列RGO/PEG改性PLA复合材料;并在模拟湿热环境下进行老化实验,再利用SEM、WAXD、DSC、POM和万能试验机对老化前后试样的断面形貌、结晶及力学性能进行测试分析。结果表明,RGO/PEG含量在0. 5%时,PLA基复合材料的断面更为粗糙,裂纹深度增加;经老化处理后,PLA基复合材料的界面呈现出模糊的交联结构。老化前,RGO/PEG含量在0. 5%时,PLA基复合材料的结晶度(X_c)达到最大值29. 4%,比纯PLA提高了18. 89%;其拉伸强度达到59. 45 MPa,比纯PLA的增加了6. 88%。与未老化的相比,老化处理后的PLA基复合材料的Xc均有所提高;而RGO/PEG含量为0. 5%的PLA基复合材料经老化处理后拉伸强度为59. 98 MPa,比老化后的纯PLA提高了1. 9%。     

成核剂对聚乳酸结晶及力学性能的影响

采用熔融共混法,用成核剂对聚乳酸(PLA)进行成核改性.通过差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、偏光显微镜(PLM)及力学性能和热变形温度(HDT)等测试,研究成核剂对PLA的结晶、力学和耐热性能的影响.结果表明:改性PLA的结晶温度和结晶度提高,晶体尺寸减小,且PLA的晶型结构没有改变;改性PLA的拉伸强度、拉伸屈服强度和刚性降低,韧性有所提高;将注射成型的改性PLA样条进行退火处理后,耐热性有很大提高.     

成核剂TMC-306对聚乳酸结晶及力学性能的影响

针对聚乳酸结晶速率慢和冲击强度低的问题,采用添加成核剂TMC-306与L-聚乳酸(PLLA)熔融共混,利用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(WAXD)、偏光显微镜(POM)等测试手段考察了成核剂TMC-306对PLLA结晶和性能的影响。结果表明,添加TMC-306的PLLA在降温过程中出现了明显的结晶峰;等温结晶分析表明TMC-306的加入缩短了PLLA结晶时间、结晶速率加快,且结晶速率随着温度的升高而加快。另外,PLLA的成核密度增加、球晶尺寸减小,但对PLLA晶型没有影响。同时,成核剂TMC-306的添加使得PLLA的拉伸强度和弯曲强度降低,而耐热性和缺口冲击强度得以改善,在TMC-306含量为0.4%时,PLLA的冲击强度提高了2.7倍。     

改性碳纤维对聚乳酸结晶行为和力学性能的影响

通过溶液沉淀法制备了系列不同比例的碳纤维(CF)/聚乳酸(PLA)复合材料。分别通过扫面电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、图谱分析(XRD)、TG曲线和万能试验机来研究CF/PLA断面形貌、CF的加入对PLA的结晶行为、热稳定性及力学性能的影响。结果发现,CF在PLA中分散较好,少量CF的加入,增加了PLA的结晶度并且改变了晶体结构;但随CF用量的增多,PLA结晶度反而降低,但热稳定性能和力学性能却明显提高。     

不同PEG含量对PLA/PEG共混物结晶动力学的影响

采用溶液共混法制备了一系列不同配比的聚乳酸(PLA)/聚乙二醇(PEG)共混物。通过偏光显微镜(POM)、扫描电镜(SEM)和差式扫描量热仪(DSC)研究了不同PEG含量的PLA/PEG共混物在不同结晶温度下,聚乳酸的晶体形貌、球晶生长速率及热力学性能。研究发现,PEG能够显著提高聚乳酸球晶的生长速率。当PEG含量为60%时,PLA/PEG共混物中聚乳酸球晶的生长速率最快,达到23.6μm/min,比纯聚乳酸的最快球晶生长速率(0.5μm/min)高47倍。但是,当PEG含量高于60%时,聚乳酸球晶的生长速率有所降低。同时,PLA/PEG共混物中聚乳酸球晶速率随结晶温度变化的取向,均向低温移动。另外,PLA/PEG共混物中聚乳酸球晶呈现环状花纹。DSC测试结果表明,随着PEG含量的增加,PLA/PEG共混物的玻璃化转变温度明显降低。     

多元环氧扩链剂对聚乳酸等温结晶行为及力学性能的影响

采用多元环氧扩链剂(ADR)对聚乳酸(PLA)进行熔融扩链改性,得到PLA/ADR共混物。采用差示扫描量热仪(DSC)对共混物的熔体等温结晶行为进行表征和分析。结果表明:在110~120℃温度范围内,ADR的加入提高了PLA熔体的结晶速率;随着ADR用量的增加,PLA等温结晶速率明显提高,半结晶时间缩短。结合熔体流动速率和偏光显微镜分析,从分子运动能力和熔体黏度的角度解释了ADR对PLA等温结晶行为的影响机理。此外,研究了结晶度变化对PLA/ADR共混物拉伸性能和维卡软化温度(VST)的影响。当PLA/ADR(100/1.0)共混物的结晶度由1.7%提高到32.2%时,其拉伸强度由55.6 MPa提高到63.2 MPa,VST由61.9℃提高到156.9℃。结晶度的增大有利于PLA/ADR共混物力学性能和耐热性能的进一步提高。     

测试速率对PEG/GO定型相变材料熔融和结晶性能的影响

以聚乙二醇/氧化石墨烯(PEG/GO)定型相变材料为测试样品,采用差示扫描量热法(DSC)对其熔融、结晶性能进行了表征,研究了测试速率(即升/降温速率)对该相变材料熔融、结晶温度和热焓的影响。结果表明:随着降温速率的增加,PEG/GO相变材料的结晶温度逐渐降低;随着升温速率的增加,材料的熔融温度逐渐提升;测试速率越高,焓值越小;随着GO加入量的增加,升降温时的焓值均呈现降低的趋势;相同GO含量的PEG/GO定型相变材料,其熔融焓总是大于同等测试速率下得到的结晶焓,而且测试速率越快,差值越大;在相同测试速率下,GO的添加量基本不会对PEG/GO相变材料的熔融、结晶温度产生影响。     

退火对聚乳酸结晶及耐热性能的影响

以活化海泡石(ADI-S)为成核剂,通过熔融混合的方法制备了聚乳酸(PLA)/ADI-S复合材料。采用差示扫描量热仪、广角X射线衍射仪、偏光显微镜和热变形、维卡软化点温度测定仪分析了退火条件对PLA结晶性能及耐热性能的影响。结果表明,添加成核剂后,短时间内的退火可大幅提高PLA的结晶度和耐热性能;PLA/ADI-S在90 ℃退火10 min时,其结晶度为53.3 %,维卡软化点为83.3 ℃。     

玻璃纤维对聚乳酸力学性能的影响

采用熔融复合和模压成型工艺,分别制备玻璃纤维(GF)增强聚乳酸(PLA)复合材料及其经KH550表面改性的复合材料。通过扫描电镜观察和力学性能测试,系统研究玻璃纤维和KH550的用量对玻璃纤维改性聚乳酸复合材料的微观形貌、冲击、弯曲和拉伸强度的影响。结果表明含KH550的复合材料中玻璃纤维表面被聚乳酸基质包覆。当聚乳酸与玻璃纤维质量比为7∶3时,复合材料的冲击、弯曲和拉伸强度达到最大,分别为17.33 kJ/m2、96.23 kPa和75.24 kPa。与纯PLA的相比,分别增加8.31%、20.2%和25.4%。当复合体系中添加一定量(1.2%)KH550,体系的这些性能有所改善,分别达到18.52 kJ/m2、110.34 kPa和77.59 kPa。     

亚磷酸三苯酯对聚乳酸结晶性能的影响

采用偏光显微镜和差示扫描量热仪分别对亚磷酸三苯酯（TPP）扩链聚乳酸（PLA）的结晶形态和结晶过程进行表征,并采用莫至深法对PLA的结晶动力学过程进行研究。结果表明,TPP的扩链引入并没有改变PLA的结晶形态,仍然保持为球状晶体;TPP的引入大大提高了PLA的结晶能力,使其冷结晶温度（Tcc）从115.4 ℃降低到102.8 ℃,相对结晶度从30.2 %提高到34.9 %;莫至深法适合PLA结晶动力学过程的研究,TPP的引入使得PLA的F(T)值大大降低。     

剪切应力对聚乳酸结晶性能的影响

通过改变升降温循环次数、热历史消除时间及温度,研究了剪切作用力对聚乳酸树脂原料及流延片结晶行为的影响规律。结果表明,聚乳酸的结晶行为受其分子的缠结状态或相对有序程度的影响,在剪切作用力的影响下,聚乳酸分子解缠结或者相对有序程度提高,因此更容易出现冷结晶过程。     

偶联剂对聚乳酸/蔗渣纤维复合材料力学性能的影响

采用了4种硅烷偶联剂处理甘蔗渣,研究了偶联剂品种和含量对聚乳酸/甘蔗渣复合材料力学性能的影响,并运用扫描电子显微镜对复合材料的冲击断面进行了观察。结果表明,甘蔗渣经过硅烷偶联剂表面处理后,聚乳酸/甘蔗渣复合材料的力学性能较未处理体系有不同程度的提升,其中Z-6032的处理效果最佳。聚乳酸/甘蔗渣复合材料的力学强度受甘蔗渣粒径和含量的影响;甘蔗渣的粒径越小,复合材料的冲击强度越大;随着甘蔗渣含量的增大,复合材料的冲击强度和拉伸强度均呈下降趋势。     

增容剂对聚乳酸/尼龙610力学性能的影响

主要讨论了两种增容剂马来酸酐(MAH)和4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)对聚乳酸/尼龙610(PLA/PA610)复合材料力学性能的影响。研究表明,这两种增容剂均可以与PLA和PA610发生一定的反应,从而提高二者的界面作用力,进而提高体系的力学性能。     

p-GO/PEG复配成核剂对PLA热及力学性能的影响

将膨胀石墨(EG)/硬脂酸(SA)通过高温膨胀制得部分氧化的石墨烯(p-GO),并将p-GO与聚乙二醇(PEG)在超声振荡耦合真空灌注作用下制备出p-GO/PEG复配成核剂,利用双螺杆挤出机熔融共混制备一系列聚乳酸(PLA)/p-GO/PEG复合材料,并对其进行傅立叶变换红外光谱、广角X射线衍射、扫描电子显微镜、差示扫描量热、热失重分析、力学性能等测试。结果表明,高温膨胀法能够在很大程度上将EG充分剥离并部分氧化;p-GO对复合材料的结晶行为有着明显的促进作用,但含量过多易引起团聚现象;与纯PLA相比,当p-GO质量分数为0.6%时,PLA/p-GO复合材料的拉伸强度提高了4.9%,悬臂梁缺口冲击强度提高了48.4%,初始热分解温度提高了7.88℃;而相应的PLA/p-GO/PEG复合材料的拉伸强度提高了7.5%,悬臂梁缺口冲击强度提高了51.6%,初始热分解温度提高了9.4℃。     

交联对聚乳酸/淀粉/纳米二氧化硅复合材料力学性能的影响

采用熔融共混方法制备聚乳酸/淀粉/纳米二氧化硅复合材料,研究了交联对聚乳酸/淀粉/纳米二氧化硅复合材料力学性能的影响,并且采用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的微观形貌进行分析,结果表明:交联能提升淀粉/聚乳酸的界面相容性,并能提高其力学性能,聚乳酸/淀粉/纳米二氧化硅的重量比例为70/20/10时,引发剂及交联剂添加量分别为0.1 phr及0.3 phr时,复合材料的拉伸强度及断裂伸长率分别提高为21.49 MPa及216.74%。     

加料顺序对PLA/PBS/PEG共混物的力学性能及耐热性影响

通过熔融开炼共混法制备了聚乳酸(PLA)/聚丁二酸丁二酯(PBS)/聚乙二醇(PEG)共混物,考察了不同加料顺序对共混物的影响。利用电子拉力试验机测试共混物的力学性能,同步热分析仪分析其热稳定性。实验证明,PLA和PBS熔融混合均匀后,再加入PEG的加料顺序,可以提高PLA/PBS/PEG共混物的韧性;PEG加入可以提高共混物的热稳定性。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、偏光显微镜进一步证明,PLA和PBS熔融混合均匀后,再加入PEG的加料顺序,可以更有效地均化分散相尺寸,细化结晶粒度,降低体系的界面张力,提高两相的相容性。