聚丙烯基纳米复合材料的物理性能

综述了聚丙烯(PP)基纳米复合材料的动态力学性能、结晶性能、阻燃性能、导电性能、分散性等物理性能的国内外研究进展。相对纯高分子材料或传统填充复合材料，聚丙烯纳米复合材料具有快的结晶速率、高的结晶温度和阻燃性能，纳米复合材料中聚丙烯结晶速率和结晶温度的提高归结于高表面积的纳米粒子存在强的异相成核作用，阻燃性能的提高归结于热稳定性提高和在少量填料时就可形成绝缘不燃炭层。     

纳米粒子的分散状态对聚丙烯结晶行为的影响

用普通熔融共混与低剪切应力场下聚合物/纳米粒子的分散共混方法制备出聚丙烯/无机纳米粒子复合材料,采用示差扫描量热法(DSC)与偏光显微镜(PFM)对试样的结晶行为进行研究发现:在填充粒子含量相同情况下,均匀分散的纳米粒子可以较大提高聚丙烯的结晶温度,结晶速率,使晶体尺寸减小,而普通熔融共混制备的试样中,纳米粒子虽然也一定程度增加了聚合物的结晶温度,却并不改变晶体的尺寸。结果表明,当制备聚合物/纳米粒子复合材料时,纳米粒子在基体中的分散程度极大地影响聚合物基体的结晶行为。     

纳米云母对聚丙烯结晶形态和结晶性能的影响

采用热台偏光显微镜、差示扫描量热仪和X射线衍射仪研究了纳米云母(nano-Mica)对聚丙烯(PP)结晶形态和结晶性能的影响。结果表明,添加纳米云母使得聚丙烯的结晶速率提高,球晶尺寸变小,球晶数目增多,纳米云母起到了异相成核的作用;添加3%纳米云母后,聚丙烯的结晶温度从110.4℃提高到119.2℃,结晶度从33.1%提高到37.7%,熔点升高,过冷度降低;纳米云母的加入不改变聚丙烯的结晶晶型,但使得微晶尺寸和晶面间距都变小,这将产生更加致密的晶体结构,对复合材料的性能产生重要影响。     

纳米CaCO3填充聚丙烯的非等温结晶动力学

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了未处理纳米CaCO3和经偶联剂处理的纳米CaCO3对聚丙烯非等温结晶行为的影响。结果表明，处理的与未处理的纳米CaCO3粒子在聚丙烯基体中都能起到异相成核作用。但是，与未处理的纳米CaCO3相比，经表面改性的纳米CaCO3粒子能更加有效的提高聚丙烯的结晶温度。研究还发现，当偶联剂用量为纳米复合材料中CaCO3含量的1％～2％(质量)，同时降温速率大于5K／min小于40K／min，相对结晶度要求大于30％时，处理的纳米CaCO3粒子可使聚丙烯的结晶动力学参数Zc有小幅度的增加，F(T)值则显著减小，此结果具有非常重要的实际应用价值。     

新型的高杀菌纳米二氧化钛/聚丙烯复合材料的结构和物理特性研究

基于一种新型的纳米二氧化钛(TiO₂)粉体,利用熔体共混方式制备了纳米TiO₂/聚丙烯(PP)复合材料,研究了复合材料的相分散结构、结晶特性、力学性能、杀菌性能和流动性能。结果发现:新型纳米TiO₂在聚丙烯中有较好的分散度,绝大多数纳米TiO₂在聚丙烯中的聚集体尺寸接近于100纳米;新型纳米TiO₂对聚丙烯有一定的结晶成核作用,但并不能提高结晶度;复合材料的力学性能随纳米TiO₂含量的增加呈现出拉伸强度下降,伸长率降低,模量和冲击强度上升的趋势。2％纳米TiO₂含量的聚丙烯复合材料的综合物理机械性能较好。新型纳米TiO₂填充到PP中可以起到良好的抗菌杀菌作用,但也在一定程度上使聚丙烯发生氧化降解,进而导致纳米TiO₂/聚丙烯复合材料的流动性略优于纯聚丙烯。     

纳米TiO_2/PC-PP光扩散复合材料的结构与性能

采用熔融复合的方法制备了纳米TiO_2/聚碳酸酯-聚丙烯(TiO_2/PC-PP)光扩散复合材料。分别采用SEM和DSC研究了纳米TiO_2/PC-PP复合材料的微观结构和等温结晶性能,并研究了复合材料的热稳定性与光学性能。结果表明:纳米TiO_2的加入使得光扩散体系中分散相的平均尺寸变小,形态更加均一,并且随着复合材料中纳米TiO_2质量分数的增加,复合材料的半结晶时间逐渐延长,总体结晶速率变慢。纳米TiO_2的加入使复合材料的初始热降解温度以及最终残余量升高,当PP中纳米TiO_2质量分数为5%时,复合材料的透光率达到80%,雾度为88%,此时纳米TiO_2/PC-PP复合材料的光扩散性能较好。     

纳米TiO2、纳米ZnO对聚丙烯抗紫外光老化及结晶性能的影响

借助DSC、FT-IR、DM A现代分析表征技术,首次以马来酸酐接枝聚丙烯作为聚丙烯/纳米T iO2或纳米ZnO复合材料的相容剂和相分散剂,系统研究了它们对聚丙烯的耐紫外光老化性能的影响,同时,探讨了纳米T iO2和纳米ZnO对聚丙烯的结晶成核作用。研究结果表明,纳米T iO2、纳米ZnO的加入使PP的β-晶型熔融峰消失,对聚丙烯结晶有明显的成核促进作用;随着紫外光老化时间的延长,PP熔融峰高度下降,峰宽和熔融温度基本不变,1750 cm-1处的峰面积增加幅度减小;纳米T iO2和纳米ZnO可以减缓PP在紫外光照射下的降解速度,提高PP对外界能量的耗散作用;PP纳米复合材料的损耗模量明显增大,阻尼因子(即tanδ)在添加PP-g-M AH后峰值也明显下降。     

纳米TiO2、钠米ZnO对聚丙烯抗紫外光老化及结晶性能的影响

借助DSC、FT-IR、DMA现代分析表征技术，首次以马来酸酐接枝聚雨烯作为聚丙烯／纳米TiO2或纳米ZnO复合材料的相容剂和相分散剂，系统研究了它们对聚丙烯的耐紫外光老化性能的影响．同时，探讨了纳米TiO2和纳米ZnO对聚丙烯的结晶成核作用。研究结果表明．纳米TiO2、纳米ZnO的加入使PP的β-晶型熔融峰消失．对聚丙烯结晶有明显的成核促进作用；随着紫外光老化时间的延长，PP熔融峰高度下降，峰宽和熔融温度基本不变．1750cm^-1处的峰面积增加幅度减小；纳米TiOz和纳米ZnO可以减缓PP在紫外光照射下的降解速度，提高PP对外界能量的耗散作用；PP纳米复合材料的损耗模量明显增大，阻尼因子（即tanδ）在添加PP—g—MAH后峰值也明显下降。     

大分子相容剂改性纳米CaCO3 / PP复合材料的非等温结晶行为

熔融混炼制备了4 种大分子相容剂改性的纳米CaCO₃ / PP 复合材料, 用DSC 和WXRD 研究了复合材料中PP 的结晶与熔融行为。结果表明, 纳米CaCO₃对PP 结晶存在异相成核作用, 并诱导PP 形成β晶。相容剂丙烯酸接枝聚丙烯( PP-g-AA) 和马来酸酐接枝聚丙烯( PP-g-MA) 也存在异相成核作用, 提高PP 结晶温度。PP-g-AA、PP-g-MA 和马来酸酐接枝乙烯2辛烯共聚物(POE-g-MA) 与纳米CaCO₃存在异相成核协同作用, 进一步提高PP 的结晶和熔融温度, PP-g-MA 和POE-g-MA 还促使纳米CaCO₃诱导PP 生成β晶。但马来酸酐接枝乙烯2醋酸乙烯酯共聚物( EVA-g-MA) 则阻碍纳米CaCO₃对PP 的异相成核作用。实验结果表明纳米CaCO₃ / PP 复合材料中PP 结晶的异相成核作用与纳米CaCO₃ / PP 界面的相互作用有关, 而纳米CaCO₃ / PP 界面的相互作用与相容剂的结构有关。      

退火处理对PET/粘土纳米复合材料结晶行为的影响

利用差示扫描量热法测试了PET、PET/粘土纳米复合材料、增粘PET/粘土纳米复合材料在退火的热历史条件下的一些结晶行为,对其冷结晶峰、熔融温度分别进行对比,结果表明:PET/粘土纳米复合材料的冷结晶温度高低顺序为:PET/粘土纳米复合材料<增粘PET/粘土纳米复合材料相似文献   

PP/Talc复合材料的非等温结晶动力学

用差示扫描量热法(DSC)研究聚丙烯(PP)及PP／Talc复合材料的非等温结晶过程,加入滑石粉后,PP／Talc的结晶速率、结晶度得到明显提高。结合Avrami和Ozawa方程得出一个适合于非等温的结晶动力学方程,并由此获得PP／Talc复合材料的非等温结晶动力学参数,计算表明Talc能促进PP材料的结晶。     

聚丙烯/微晶纤维素复合材料的非等温结晶动力学研究

用熔融复合法制备聚丙烯/微晶纤维素复合材料,用DSC法研究其非等温结晶行为,分别用Jeziorny法、Ozawa法和Mo法对所得的数据进行处理.结果表明,Jeziorny法和Mo法处理非等温结晶过程比较理想,MCC的加入缩短了t1/2,起到了异相成核作用.     

蒙脱土/聚丙烯复合材料结晶形态及耐电树枝化特性

为了改善聚丙烯(PP)的耐电树枝性能,以有机化蒙脱土(MMT)作为纳米填充相,马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)作为相容剂,采用熔融插层一步法和二步法制备了MMT/PP复合材料。分别利用偏光显微镜(PLM)及差示扫描量热(DSC)曲线观测了PP及MMT/PP复合材料的结晶形态及结晶过程,采用SEM考察了MMT在复合材料中的分散状态。通过电树枝引发实验,探究了制备方法及结晶形态对复合材料耐电树枝化性能的影响。实验结果表明:采用熔融插层二步法制备的MMT/PP复合材料,其无机相分散较均匀,结晶尺寸减小,结晶结构由球晶转变为片晶的堆叠,结晶度提高了约2.7%;在PP试样中,电树枝长度较长且分枝较少,而MMT/PP试样中电树枝转变为长度较小且分枝较多的稠密结构。     

PP/PA6/OMMT纳米复合材料的非等温结晶动力学

采用熔融插层法制备了聚丙烯(PP)/尼龙6(PA6)/蒙脱土(OMMT)纳米复合物材料,并用差示扫描量热法(DSC)对体系的非等温结晶动力学进行了研究.结果表明,PA6和OMMT的加入,对PP有异相成核的作用,能提高PP的结晶速率和结晶度;运用莫志深方法处理纯PP和PP/PA6/OMMT复合材料的非等温结晶动力学,结果...     

PP/PA6/nano-CaCO3三元复合材料的结晶行为

通过应用偏光显微镜、广角X射线衍射、差示扫描量热(DSC)等手段分析和表征了PP/PA6/nano-CaCO3聚丙烯三元复合材料共混体系各组分对其结晶性能的影响。研究发现,PA6、nano-CaCO3对改性聚丙烯复合材料均有诱导成核结晶的作用,加入nano-CaCO3的复合材料的诱导结晶作用要高于加入PA6的复合材料,同时复合材料的结晶温度和结晶速率得到提高。改性后的复合材料结晶度都有不同程度的下降,其中PP/PA6/POE-g-MAH的结晶度为31.83%,PP/PA6/nano-CaCO3/POE-g-MAH的为33.83%。     

石墨烯微片/聚丙烯导热复合材料的制备与性能

通过熔融共混法制备了两种不同型号石墨烯微片（GNPs）填加的GNPs/聚丙烯（PP）导热复合材料,研究了GNPs型号（KNG180,KNG150）和含量对其导热性能、密度、结晶性能和热稳定性能的影响。结果表明,KNG180 GNPs/PP复合材料密度高于KNG150 GNPs/PP,同时KNG180对提高聚丙烯结晶度的效果优于KNG150。随着石墨烯微片含量的增加,两种复合材料导热系数均明显增大,而且KNG180填充的复合材料导热性能明显优于KNG150;当KNG180的添加量为60%（质量分数）时,GNPs/PP复合材料的导热系数从纯聚丙烯的0.087 W/（m·K）提高到1.32 W/（m·K）,提高了14倍多。石墨烯微片的加入显著提高了聚丙烯的热稳定性,当KNG180或KNG150的质量分数为10%时,聚丙烯达到最大热失重速率时的温度从345.1 ℃分别提高到374.6 ℃和397.9 ℃,但是当石墨烯微片超过一定含量时,热稳定性会下降。     

SiO2-聚合物杂化微球改性聚丙烯的非等温结晶动力学

将原位乳液聚合制得的SiO₂-聚合物杂化微球与聚丙烯熔融共混制备了SiO₂/聚丙烯(SiO₂/PP)复合材料, 利用差示扫描量热法(DSC)研究了SiO₂/PP复合材料的非等温结晶动力学行为。结果表明, SiO₂-聚合物杂化微球具有明显的异相成核效应, 提高了PP的结晶温度和结晶速率, 同时降低了PP的结晶度, 提高了PP的结晶活化能。运用Mo法处理纯PP和SiO₂/PP复合材料的非等温结晶动力学, 结果显示SiO₂-聚合物杂化粒子降低了聚丙烯在单位结晶时间内达到一定结晶度时所需的降温速率。