PE–HD/改性剑麻纤维复合材料的制备及性能

以高密度聚乙烯(PE–HD)为基体材料,剑麻纤维(SF)为增强填充材料,利用不同的偶联剂(硅烷偶联剂,钛酸酯偶联剂)改性SF,用熔融共混法制备一系列PE–HD/SF复合材料。采用扫描电子显微镜、广角X射线衍射仪、差示扫描量热仪、维卡软化仪及万能试验机等测试了复合材料的微观形貌、结晶性能、热及力学性能。结果表明,偶联剂改性的SF与PE–HD有着较好的界面结合,SF的添加使得PE–HD的结晶度下降,热变形温度提高;与未改性的SF相比,当硅烷偶联剂改性SF添加量为10%时,PE–HD基复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度明显提高。     

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。     

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。     

PCPZ/Mg（OH）2对高密度聚乙烯热性能的影响

通过苯氧基环三磷腈(PCPZ)、氢氧化镁[Mg(OH)2]添加量以及二者协同对高密度聚乙烯(PE–HD)热性能影响的实验研究,探讨了PCPZ和Mg(OH)2对PE–HD热性能的影响规律,并对其影响原因进行了分析。结果表明,在PE–HD/PCPZ混合体系中,随着PCPZ含量的增加,材料的热稳定性和残炭率也随之增大,当PCPZ质量分数为44%时,800℃时的残炭率为33.3%。PCPZ/Mg(OH)2同时作用于PE–HD时对材料的热稳定性有协同效应,当PCPZ,Mg(OH)2质量分数分别为15%,35%时,协同效果最佳,800℃时的残炭率约为35.2%。     

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。     

PP–R管材专用料抗低温性能的研究

通过在无规共聚聚丙烯(PP–R)中添加不同的改性剂制备PP–R管材专用料。采用差示扫描量热分析、动态力学分析、扫描电子显微镜等技术,分析了不同改性剂对无规共聚聚丙烯(PP–R)管材专用料抗低温性能的影响规律。结果表明,在–10~0℃低温条件下,与未改性的PP–R材料比较,PP–R/聚烯烃弹性体(POE)/高密度聚乙烯(PE–HD)共混料的低温冲击韧性最理想,其综合力学性能最好,0℃的冲击强度为58.35 k J/m2,–10℃的冲击强度也高达47.06 k J/m2。POE/PE–HD在不降低PP–R管材专用料其它力学性能的基础上,显著地提高了PP–R管材专用料低温冲击韧性。     

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。     

熔体拉伸PE–HD和PE–LLD薄膜的制备及性能

以高密度聚乙烯(PE–HD)和线型低密度聚乙烯(PE–LLD)树脂为原料,采用转矩流变仪,借助熔体拉伸法制备了具有取向结构的PE–HD膜和PE–LLD膜。利用偏光显微镜、傅立叶变换红外光谱、差示扫描量热、小角激光散射及力学性能测试分析不同熔体拉伸速率下PE–HD膜和PE–LLD膜的结构与性能变化情况。结果表明,熔体拉伸速率越高,PE–HD膜和PE–LLD膜的相对取向度越高,快速拉伸PE–HD膜和PE–LLD膜的相对取向度分别为2.043和1.556;熔体拉伸速率对PE–HD膜和PE–LLD膜的结晶温度影响不大,两种膜具有显著的结晶性,PE–HD膜的结晶性更好;随熔体拉伸速率的提高,PE–HD膜和PE–LLD膜的拉伸屈服应力和拉伸弹性模量提高,断裂伸长率降低,总体上看,PE–LLD膜的断裂伸长率较PE–HD膜高,而拉伸强度较PE–HD膜低。     

EPDM/POSS纳米杂化材料防火性能及力学性能的研究

以三元乙丙橡胶(EPDM)为原料,笼形八乙烯基硅倍半氧烷(OVP)及膨胀阻燃体系(IFR)为添加剂,制备了EPDM/POSS纳米杂化材料,并使用热重分析仪、锥形量热仪及烟密度箱等测试了其热性能、烟火性能及力学性能。结果表明,与纯EPDM胶料相比,添加了OVP的EPDM/POSS杂化材料的热稳定性、阻燃性能及力学性能均有所提升,当OVP加入3份时,起始热分解温度提高27.5℃,峰值热释放速率降低9.2%,拉伸强度提高26.5%,烟密度显著降低,说明OVP可提升EPDM/POSS杂化材料的综合性能。     

GMA和PE-g-MAH协同增容GTR/PE–HD热塑性弹性体

以过氧化二异丙苯为引发剂,甲基丙烯酸缩水甘油脂(GMA)和马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)组成协同增容体系,通过动态硫化法制备了废旧轮胎胶粉(GTR)/高密度聚乙烯(PE–HD)热塑性弹性体。研究了PE-g-MAH添加量一定时,GMA用量对GTR/PE–HD热塑性弹性体力学性能、结晶性能和微观形貌等方面的影响。结果显示,添加0.5份GMA,10份PE-g-MAH时,制备的GTR/PE–HD热塑性弹性体综合力学性能最佳,其中拉伸强度为12.82 MPa,断裂伸长率为341.61%,撕裂强度为78.08 kN/m。傅立叶变换红外光谱测试结果表明,GMA上的环氧基团与GTR表面的羧基能发生反应生成酯基。扫描电子显微镜微观形貌表征结果表明,改性后试样断面更加不规整,发生了明显的塑性变形,在两相界面处出现"拉丝"现象。差示扫描量热分析结果表明,随GMA用量增加,熔融温度和结晶温度基本不变,熔融焓和结晶度逐渐降低。     

木质纤维填料对PE–HD基木塑复合材料热性能的影响

分别以木粉、竹粉、稻壳粉三种木质纤维为填料,高密度聚乙烯(PE–HD)为基体,采用模压成型法制备木塑复合材料,对复合材料的热膨胀性能和热失重特性进行了研究。结果表明,三种木质纤维填充PE–HD复合材料的线性热膨胀系数顺序为:PE–HD/木粉复合材料PE–HD/竹粉复合材料PE–HD/稻壳粉复合材料;PE–HD/木粉复合材料的线性热膨胀系数随着木粉含量的增加和木粉粒径的减小而减小,木粉质量分数为65%、粒径为150μm时,复合材料的线性热膨胀系数最小。PE–HD基木塑复合材料的热分解过程分为两个阶段,第一阶段主要为木质纤维分解阶段,第二阶段主要是PE–HD分解阶段;PE–HD/木粉复合材料起始失重温度高于竹粉和稻壳粉填充的复合材料;且PE–HD/木粉复合材料中木粉含量越高,第一阶段分解速率及失重量越大;木粉粒径越小,复合材料起始分解温度越低。     

阻燃EPDM电缆料的制备

选用三元乙丙橡胶（EPDM）作为电缆料的原料,白炭黑作为补强填充剂,分别用硫磺和过氧化二异丙苯（DCP）作为硫化剂,氢氧化铝和氢氧化镁作为阻燃剂制备EPDM绝缘电缆料。通过硬度、拉伸强度、扯断伸长率、热老化后性能和氧指数等性能测试,确定阻燃EPDM电缆料的最佳用量和硫化参数;同时也进行了扫描电镜（SEM）分析。结果显示：硫化剂DCP比硫磺或DCP/硫磺复配效果好,氢氧化铝和氢氧化镁复配要比单独采用氢氧化铝或氢氧化镁的阻燃效果更好。阻燃EPDM电缆料的最佳配方为：EPDM 100份,白炭黑45份,DCP 3.5份,氢氧化铝90份,氢氧化镁10份。最佳硫化条件为：温度170℃,压力1.2 MPa,时间10 min。     

热拉伸过程中PE–UHMW/PE–HD共混纤维的晶体结构演变

将超高分子量聚乙烯(PE–UHMW)与高密度聚乙烯(PE–HD)按照质量比为6︰4进行共混熔融纺丝,并对初生丝进行高倍热拉伸制得PE–UHMW/PE–HD共混纤维。利用广角X射线衍射、差示扫描量热、声速取向试验等方法研究了PE–UHMW/PE–HD共混纤维在热拉伸过程中的晶体结构演变过程。研究显示,随着热拉伸过程的进行,纤维的分子链沿纤维的轴向取向度逐渐增加,熔融峰温度逐渐升高,结晶度逐渐增加;沿径向的晶粒尺寸逐渐减小,而沿轴向的晶粒尺寸逐渐增加,即形成了更细长的晶粒;晶体的取向度逐渐增加。当拉伸倍数由1增大至6时,上述现象变化显著,当拉伸倍数由9增至15时,上述现象变化缓慢。与PE–HD共混后的纤维结晶度、晶体取向度和分子链取向度更高,晶粒更加细长。     

尼龙6改性超高分子量聚乙烯

采用挤出成型工艺制备了尼龙6(PA6)改性超高分子量聚乙烯(PE–UHMW)共混材料。研究了PA6含量对PE–UHMW/PA6共混材料热性能及力学性能的影响。研究表明,PA6质量分数为30%时维卡软化温度达到145.9℃,较纯PE-UHMW提高了14℃,邵氏硬度达到69,较纯PE-UHMW提高了15%;共混材料的缺口冲击强度随PA6质量分数的增加而降低,在PA6含量不变的条件下,添加适量的增容剂能够改善共混材料的缺口冲击强度。同时结合DSC测试共混材料中PE–UHMW的结晶度与对共混材料的微观形貌扫描观察,进行了PE–UHMW与PA6的作用机理分析。     

二乙基次膦酸铝/三聚氰胺聚磷酸盐复配阻燃三元乙丙橡胶的性能

采用二乙基次膦酸铝(ADP)与三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)复配填充三元乙丙橡胶(EPDM),制备了EPDM阻燃材料,研究了ADP/MPP填充量及配比对EPDM燃烧性能及力学性能的影响。结果表明,ADP与MPP复配使用,可提高EPDM的阻燃性能,二者具有协同作用;当二者总添加量为30份、质量比为2∶1时,材料的极限氧指数可达到36%,最大热释放速率下降50.2%,总释放热降低25.9%,总生烟量降低22.3%,且EPDM的力学性能能够满足使用要求,拉伸强度为19.5 MPa,扯断伸长率为427%,邵尔A硬度为78,300%定伸应力为10.3 MPa。     

DCP对动态硫化EPDM/PP性能的影响

以过氧化二异丙苯(DCP)为硫化剂,通过双螺杆挤出机进行三元乙丙橡胶/聚丙烯(EPDM/PP)的共混挤出制备动态硫化EPDM/PP热塑性弹性体,采用转矩流变仪对EPDM/PP热塑性弹性体进行硫化特性测试,运用抽提法测试EPDM/PP热塑性弹性体的凝胶含量,研究了不同DCP含量下EPDM/PP热塑性弹性体的硫化特性及凝胶含量的变化情况,并对EPDM/PP热塑性弹性体材料性能进行分析研究。结果表明:当DCP含量为0.6%时,EPDM能完全交联,共混体系黏度最大,扭矩最高;当DCP含量为0.9%时,EPDM/PP热塑性弹性体综合性能最佳;当DCP含量为1.2%时,EPDM/PP热塑性弹性体的凝胶含量最大,但PP的降解程度逐渐增加,拉伸性能开始降低;当DCP含量为1.5%至1.8%时,PP的降解程度剧烈,EPDM/PP热塑性弹性体性能较差。     

PE–HD/(EVOH/PE–HD)交替多层复合材料的结构及氧气阻隔性能研究

以高密度聚乙烯(PE–HD)和乙烯–乙烯醇共聚物(EVOH)为原料,采用微层共挤出装置制备了16层的PE–HD/(EVOH/PE–HD)交替多层材料,研究了共混层中EVOH的相形态和层厚比对微层材料结构与性能的影响。结果表明,当共混层中EVOH含量为50%,EVOH相从一维纤维状转变为大尺寸二维片状结构,氧气渗透系数(OPC)降低了两个数量级,此时片材中EVOH含量仅为8.1%。固定共混层EVOH含量为60%,共混层与PE–HD层的厚度比增加时片材的阻隔性能变化不大;当厚度比仅为0.141时,OPC为10–16数量级,达到超高阻隔性能要求,此时EVOH在片材中含量为8.3%。16层复合材料的断裂伸长率与普通共混物相比大幅提高,韧性优异。     

载体包裹填料提高PE/PP/EPDM/BN材料导热性

以三元乙丙橡胶(EPDM)/氮化硼(BN)复合材料为母料,通过熔融共混EPDM/BN复合材料与聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP),制备PE/PP/EPDM/BN复合材料。采用PE∶PP的比例为5∶5,以使复合材料形成共连续结构;通过EPDM包裹BN的方法,实现BN在PE/PP/EPDM/BN复合材料共连续结构的相界面处分布,以形成导热通路,从而提高PE/PP/EPDM/BN复合材料的导热性能。通过接触角测试和扩散系数公式计算预测了EPDM会选择性分布在PE/PP/EPDM复合材料共连续结构的相界面处。通过连续度计算结果得出,EPDM为PE和PP总质量的15%时,EPDM的连续度为85.3%。由扫描电子显微镜分析表明EPDM在PE/PP/EPDM/BN复合材料中连续贯通。由导热测试分析知,随着BN含量的增加,PE/PP/EPDM/BN复合材料的热导率逐渐增加。这项研究提高了PE/PP复合材料的热导率,此材料在电子工业中可能具有潜在应用。     

纳米CaCO3/CPE/EPDM复合材料制备及性能研究

研究了纳米CaCO3增韧CPE/EPDM复合材料的制备方法,探讨了纳米CaCO3、CPE的用量对EPDM对复合材料力学性能、电性能以及热氧老化性能的影响。结果表明:向EPDM添加经不饱和酸处理的纳米CaCO3和CPE后,纳米CaCO3/CPE/EPDM的共混比为10/25/65,DCP用量为3 phr,TAIC用量为1 phr时,可以制得综合性能较好的纳米CaCO3/CPE/EPDM复合材料,拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率、体积电阻率比纯EPDM分别提高了60%、20%、20%、15%,而材料的热氧老化性能变化趋势与纯EPDM差异不大。