聚氯乙烯/粉煤灰复合材料加工特性及性能研究

研究了粉煤灰粒径以及粉煤灰填充量对聚氯乙烯(PVC)/粉煤灰复合材料物料流动特性和力学性能的影响。结果表明,填充粒径为18μm粉煤灰的PVC/粉煤灰复合材料的流变性优于填充粒径为48μm粉煤灰的PVC/粉煤灰复合材料,利用粒径18μm的粉煤灰制备的PVC/粉煤灰硬质板材的弯曲强度、弯曲弹性模量和冲击强度分别比粒径48μm的提高13%,11.2%和36.2%,利用粒径18μm的粉煤灰制备的PVC/粉煤灰发泡板材的弯曲强度、弯曲弹性模量和冲击强度分别比后者提高27.2%,36.3%和50.3%。此外,粉煤灰质量分数为30%时PVC/粉煤灰复合材料的流动性较好,易加工成型。     

Cu粉粒径对PEEK/Cu导热复合材料性能的影响

以铜(Cu)粉为导热填料,采用模压法制备了聚醚醚酮(PEEK)/Cu导热复合材料,并研究了铜粉粒径对PEEK/Cu导热复合材料导热性能、力学性能及结晶性能的影响。结果表明:随着Cu粉粒径的增大,PEEK/Cu导热复合材料的力学性能逐渐下降;当Cu粉粒用量为30%、粒径为10μm时导热复合材料的导热系数达到最佳值0.396 W/(m·K),相比于纯PEEK提高了67.80%;熔融焓与结晶度随着Cu粉粒径的增大而逐渐减小,因而PEEK/Cu导热复合材料的结晶性能降低。     

粉煤灰填充母料对HDPE复合材料性能的影响

采用同向双螺杆挤出机制备了改性粉煤灰填充母料,研究了粉煤灰用量、载体树脂种类和分散剂用量对填充母料熔体流动性能的影响,并探讨了填充母料对高密度聚乙烯(HDPE)复合材料性能的影响。同时,通过差示扫描量热分析(DSC)和热重分析(TG)考察了粉煤灰母料及其填充HPDE复合材料的热性能。结果表明:高熔体流动速率(MFR)的载体树脂有利于粉煤灰母料流动性的提高;随着粉煤灰用量的增加,母料的MFR逐渐减小;随着PE蜡用量的增加,母料的MFR逐渐增大,而当PE蜡用量超过6%后,母料的MFR不再发生明显变化;随粉煤灰母料(粉煤灰含量75%)填充量的增加,HDPE复合材料的拉伸强度和弯曲强度先增大后减小,而断裂伸长率则呈不断下降趋势;少量粉煤灰母料的加入能提高HDPE复合材料的冲击强度,而当粉煤灰母料填充量超过5%后,复合材料的冲击性能下降;填充母料的加入对HDPE结晶熔融行为的影响不大,但使材料的热稳定性有所提高。     

石墨对活性炭/脂肪酸复合相变材料潜热和导电性能的影响

利用不同粒径活性炭（AC,粒径为75μm、48μm、45μm和38μm）作为支撑材料,以月桂酸（LA）、肉豆蔻酸（MA）、棕榈酸（PA）和硬脂酸（SA）4种脂肪酸（FA）为相变主料,采用熔融共混法制备多种AC/FA复合相变材料,并在其中添加石墨来增强材料导电性能,系统地研究了复合相变材料的密度、泄漏率、潜热、导热和导电性能。结果表明,FA中添加AC质量分数随粒径减小分别降低16%、12%、9%和7%,AC对MA的吸附效果最好,对SA的吸附效果最差;AC/FA泄漏率随AC添加量和成型压力增大而减小,密度正好相反。AC/FA的热导率比纯FA提高的最大倍数分别为7.6倍、10.7倍、5.1倍和5.1倍。AC/FA电阻率随压力和石墨添加量增加而减小,添加10%石墨后,复合相变材料潜热从52.88~141.9J/g下降至36.4~106.4J/g,但电阻率从几万降低至30.70Ω·cm以下,导电性能得到改善。     

PP/滑石粉导热绝缘复合材料的制备与性能研究

采用聚丙烯(PP)为基体,不同粒径滑石粉为填料,通过双螺杆挤出机挤出制备导热绝缘的PP滑石粉复合材料。在滑石粉用量为3O%的条件下,探讨了粒径分别为3.6,6,12,30,50 μm的滑石粉对PP猾石粉复合材料的热导率、体积电阻率、力学性能和结晶性能的影响。结果表明,随着滑石粉粒径的减小,复合材料的拉伸强度和弯曲强度呈先增大后减小的变化趋势,而其热导率则呈先减小后增大的变化趋势。填充粒径为12μm的滑石粉时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度达到最大值,分别为29.92MPa和52.58MPa,比纯PP分别提高了5.5%和12.8%。填充粒径为50μm的滑石粉时,复合材料的热导率最大,达到0.3237W/(m*K),比纯PP提高了32.7%。填充1:l的粒径为12μm和30μm滑石粉混合物时,PP复合材料的热导率为0.3184W/(m*K),高于相应的填充单一粒径滑石粉的PP复合材料。此外,所制备的PP滑石粉复合材料的体积电阻率均大于10^8Ω*cm     

鳞片石墨填充PA66导热复合材料的性能

利用鳞片石墨(FG)的高导热性能,采用熔融共混法将鳞片石墨填充于聚酰胺66(PA66)中,制备出FG/PA66导热复合材料,研究了石墨填充量以及粒径对复合材料导热性能和力学性能的影响。研究表明:随着FG填充量的增加,复合材料的导热率显著增加,而力学性能逐渐降低。当填充量为50%时,导热率达到了3.07 W/(m·K),是纯PA66的12.3倍。力学性能在50%填充量时为最小值,拉伸强度和冲击强度分别为59.3 MPa和3.03 kJ/m~2。在相同填充量下,复合材料的导热率随着粒径增大而增大,当鳞片石墨的填充量为40%,填料粒径为150μm时,导热率达到最大值,为2.38 W/(m·K)。力学性能随粒径变化呈现先增大后减小的趋势,当粒径为100μm时,复合材料的力学性能最佳。     

磷石膏/聚乙烯复合材料的制备及性能研究

采用熔融共混制备磷石膏(PG)/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料.研究了 PG粒径、PG填充量和表面改性剂硬脂酸(SA)用量对PG/HDPE复合材料性能的影响.结果表明:当PG粒径为2.619 μm,PG填充量为20％,SA用量为2％时,PG/HDPE复合材料的综合性能最好,拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量相较于纯HDPE...     

高热导率聚丙烯/石墨复合材料的制备与性能

为了提高聚丙烯(PP)的导热性能,扩大其使用范围,采用价格低廉的商用石墨对PP进行改性,利用转矩流变仪制备了PP/石墨导热复合材料。研究了粒径为2μm和20μm的石墨及其复配对复合材料热导率及力学性能的影响。结果表明,复合材料的热导率随着石墨用量的增加而显著增大,20μm石墨填充的复合材料热导率高于2μm石墨填充的复合材料;由于石墨的各向异性,层内热导率远高于层间热导率;将两种粒径的石墨复配,固定石墨总质量分数为40%,当2μm石墨与20μm石墨质量比为1︰5时,复合材料层间和层内热导率达到最大,分别为1.125 W/(m·K)和2.897 W/(m·K),比相同用量下单一2μm石墨填充PP分别提高了121%和61%,比单一20μm石墨填充PP分别提高了3.6%和20%。随石墨用量增加,单一粒径石墨填充的复合材料拉伸强度和弯曲强度呈现先减小后增大的趋势,随复配填料中20μm石墨用量增加,复配填料填充复合材料的力学性能呈下降趋势,但弯曲强度变化不大,拉伸强度也在10 MPa以上。     

PP/石墨/Al2O3导热复合材料的制备及性能

选择粒径为15μm鳞片石墨(FG)和3μm Al2O3混杂导热填料,采用新型同向非对称双螺杆挤出机,当Al2O3质量分数为20%时,改变FG的质量分数,制备PP/FG/Al2O3导热复合材料,研究混沌混合加工对导热复合材料性能的影响。结果表明,随着FG含量的增加,导热复合材料的拉伸强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,而断裂伸长率、冲击强度逐渐减小,弯曲弹性模量逐渐增大,加工流动性能变差。当FG质量分数为40%时,导热复合材料的拉伸强度和弯曲强度有最大值,分别为32.76,46.88 MPa;抵抗热变形能力和热稳定性能逐渐提高,热导率逐渐增大。当FG质量分数为50%时,维卡软化温度提高7.2℃,负载变形温度提高38.6℃,最大分解速率温度提高13.7℃,热导率是未填充FG的6.6倍、纯PP的7.9倍。制备的导热复合材料具有优异的力学、耐热、导热性能。     

HDPE/BN复合材料的热导率

研究了高密度聚乙烯(HDPE)／氮化硼(BN)复合材料中BN分散状态、含量及粒径对热导率的影响。用粉末混合法制得的复合材料中BN粒子围绕在HDPE粒子周围,形成特殊的网状导热通路,在(?)(BN)为30％时复合材料的热导率达1．20 W／(m·K),是纯HDPE的4倍。随BN粒径减小,复合材料的热导率升高,小粒子在基体中形成导热通路能力优于大粒子。HDPE／BN复合材料具有优良的电绝缘性能和机械性能。     

COC用量对HDPE/COC复合材料的性能影响研究

制备了高密度聚乙烯(HDPE)/环烯烃共聚物(COC)复合材料,研究了不同COC的用量对复合材料性能的影响。结果表明:随着COC用量的增加,复合材料的拉伸性能和弯曲性能先增大后减小,断裂伸长率逐渐降低,在COC用量为40%时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度达到最大值,分别为36 MPa和51 MPa;抗冲击性能随着COC含量的增加而不断减小,且缺口冲击能量值低于非缺口冲击能量值;COC用量为40%时,HDPE/COC复合材料的维卡软化点较纯HDPE提高5%;随着剪切速率的增加,HDPE和COC组分之间的相互作用增加,导致黏度值逐渐降低;SEM分析表明,较少的COC可以在HDPE基质中均匀分散,形成连续相结构。     

粉煤灰及其与红磷复配阻燃EVA复合材料的性能

以乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)为基体树脂,粉煤灰(FA)为复配阻燃剂,通过添加协效阻燃剂红磷(RP)制得EVA/FA/RP复合材料。采用极限氧指数(LOI)测试、锥形量热仪测试、烟密度测试等研究了复合材料燃烧性能和生烟性能,并探讨了其阻燃及抑烟机理。结果表明:w(EVA)为50%,w(FA)为47%,w(RP)为3%时,制备的复合材料的LOI最高,达到了25.6%;与纯EVA相比,复合材料的热释放速率、质量损失、烟生成速率均显著降低,表现出良好的阻燃性能;在点火和未点火情况下,复合材料均表现出良好的抑烟性能。     

改性粉煤灰填充HDPE的性能研究

分别用硬脂酸、硅烷偶联剂对粉煤灰进行改性,并用熔融共混法制备了高密度聚乙烯(HDPE)/粉煤灰复合材料。研究了改性剂对HDPE/粉煤灰复合材料力学性能的影响,用热重-差示扫描量热法(TG-DSC)和扫描电子显微镜(SEM)分别表征了复合材料的热稳定性及微观形貌。结果表明:硅烷偶联剂的改性效果较好;当硅烷偶联剂用量为4%时,复合材料的拉伸强度为28.7 MPa,断裂伸长率为62.1%,弯曲强度为27.5 MPa,冲击强度为8.6 kJ/m2,熔体流动速率为6.0 g/10min。     

聚丙烯/鳞片石墨导热复合材料的制备及性能

以聚丙烯(PP)为基体,鳞片石墨(FG)为填料,通过添加偶联剂、开炼机混炼、模压成型的方法,制备了具有较高热导率和优良力学性能的PP/FG导热复合材料。考察了硅烷偶联剂的品种及用量、FG的粒径及含量对复合材料热导率和力学性能的影响。结果显示,使用偶联剂处理的FG对复合材料的力学性能具有一定的增强作用,但是材料的热导率降低;当KH 550添加量为FG含量的1%时,材料的力学性能最好;随着FG粒径的增大,材料的热导率明显提高,力学性能相应下降,粒径为17μm的FG与148μm的FG制备的复合材料相比,热导率提高了52.3%,拉伸强度和弯曲强度分别由34.4 MPa和51.5 MPa下降到25.1 MPa和43.0 MPa;随着FG含量的增加,材料的热导率增大,当17μm的FG含量为70%时,材料的热导率是纯PP的22.1倍,拉伸弹性模量和弯曲弹性模量也随之增大,断裂拉伸应变和断裂弯曲应变减小,拉伸强度和弯曲强度先减小后增大,并且在FG含量为20%时降到最低。     

HDPE/POE/无机粒子复合材料的制备及性能

采用熔融共混的方法,通过无机粒子填充HDPE/POE共混体系制备复合材料。研究了Al粉、Al_2O_3粉、石墨(GP)这3种单一填料以及Al_2O_3/GP、Al/GP共2种复配填料对复合材料的导热导电和流变性能的影响。流变性能表明复合材料的动态模量随着石墨含量的增加而增加,且复合材料的损耗因子(tanδ)逐渐减小。当石墨含量(质量分数)为33%和50%时,复合材料的损耗因子小于1,复合材料内填料形成了网络结构。由于形成了导热导电通路,复合材料的热导率和电导率都得到明显提高。将含量为50%的石墨填充到HDPE/POE基体中,HDPE/POE/GP的导热率是1.8 W/(m·K),是HDPE/POE的5.3倍。     

HDPE/AGR复合材料与HDPE/HC复合材料的性能对比

将改性后的人造岗石废渣(AGR)和商品重钙粉(HC)作为填料,制备高密度聚乙烯/人造岗石废渣(HDPE/AGR)和高密度聚乙烯/重钙粉(HDPE/HC)复合材料,对AGR的成分和结构进行测定,并对两种复合材料的SEM、DSC、力学性能、和流变性能进行分析,研究AGR代替HC制备HDPE复合材料的可行性。结果表明:AGR的主要成分为方解石型碳酸钙,其不饱和树脂的含量约为7.16%,且AGR的粒度分布较广,中位粒径为8.842μm。HDPE/AGR的相容性更好,界面微相分离现象减弱;同时力学性能随填料的增加而降低,HDPE/AGR拉伸强度和冲击强度均高于HDPE/HC;HDPE/AGR(30)的黏度、储能模量和损耗模量均低于HDPE/HC(30);HDPE/AGR(30)具有更好的可加工流动性,说明AGR可以代替HC作为填料改性塑料。     

钒电池集流板用导电塑料的研制

采用高速搅拌混合的方式制备了高密度聚乙烯/超高分子量聚乙烯/石墨/碳纤维(HDPE/UHMwPE/GP/CF)复合材料,分析了复合材料的导电性能及微观相态结构,并对复合材料的物理机械性能及加工成型性能进行了研究.结果表明:HDPE和UHMWPE发生相分离,UHMWPE占据非导电相,使得导电相HDPE中的导电填料的浓度相对提高,从而有效提高了复合材料的导电性能;HDPE与UHMWPE的质量比为1/3时,复合材料的导电性能最佳;导电填料质量分数为65%时,复合材料的体积电阻达到0.1 Ω·cm,缺口冲击强度为5.2 kJ/m2,材料的成型性良好,具有最优的综合性能,符合钒电池(VRB)集流板的使用要求.     

EVA/中空玻璃微珠隔热复合材料的制备与性能研究

采用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)为基质,以密度分别为0.18 g/cm3和0.29 g/cm3的中空玻璃微珠(GB) XS1和XS2为填料,通过挤出共混法制备EVA/GB隔热复合材料.探讨了不同中空玻璃微珠对复合材料热导率、热稳定性和拉伸强度的影响,并考察了复合材料与玻璃的黏合强度.结果表明,复合材料的热导率随GB用量的增加而不断下降;当GB用量为20份时,填充粒径均为40 μm的中李玻璃微珠XS1和XS2的复合材料的热导率分别为0.197 0 W/(m·K)和0.219 9 W/(m·K),与未填充EVA相比,分别下降了33.4%和22.5%;以中空玻璃微珠XS2为隔热填料时,所制备的EVA/GB复合材料的热导率随粒径的增大呈不断下降的趋势.填充粒径为40μm和90μm的中空玻璃微珠XS2的复合材料与玻璃的黏合强度在所考察的GB用量范围内均大于30 N/cm,并且随GB用量的增加缓慢下降.随GB用量的增加,填允高密度玻璃微珠XS2的EVA/GB复合材料的拉伸强度先增大,随后减小;当粒径为40μm的XS2用量为5份时,所制备的EVA/GB复合材料具有最大的拉伸强度32.26 MPa,比未填充EVA提高了16.5%.     

矿物形态对聚丙烯复合材料性能的影响

采用熔融共混法制备了聚丙烯（PP）/矿物填料复合材料,考察了云母与硅灰石粒径及其组合填充对复合材料力学及流动性能的影响。结果表明,PP/硅灰石复合材料的拉伸与弯曲强度、模量均随着硅灰石粒径的增大而下降,而复合材料的断裂伸长率随着硅灰石粒径增大而增大,缺口冲击强度随着粒径增大先减小后增大。当硅灰石的累计粒度分布百分数达到90%时的粒径(D₉₀)为8.72 μm时,复合材料的弯曲强度、拉伸及弯曲弹性模量与缺口冲击强度分别较纯PP提高了7.77%,119.0%,100.4%与17.46%。PP/云母复合材料的拉伸与弯曲强度随着云母粒径的增大先下降后上升,断裂伸长率、缺口冲击强度与熔体流动速率随着云母粒径增大而下降,复合材料的拉伸与弯曲弹性模量随云母粒径的增大而增大。当云母的D₉₀为60.09 μm时,复合材料的弯曲强度、拉伸及弯曲弹性模量与缺口冲击强度分别较纯PP提高了10.43%,177.6%,172.8%与17.46%。硅灰石与云母组合填充PP的力学及加工性能基本介于单独填充硅灰石与云母所得到的复合材料性能之间,两者组合填充不能产生协同效应。     

鳞片石墨填充比对PP/HDPE/POE复合材料性能的影响

聚丙烯/聚乙烯/聚烯烃弹性体(PP/HDPE/POE)三元共混体是一种新型导热高分子基体材料,碳类填料可改变其热学性能和力学性能。选用配比为68:17:15的PP/HDPE/POE共混材料作为基材,通过添加粒径为15μm鳞片石墨制备聚合物导热材料,采用新型非对称同向双螺杆挤出机,对不同石墨填充比例对材料的热学性能和力学性能的影响开展了实验研究。结果表明:随着鳞片石墨填充量增多,复合材料流动性变差,热稳定性变好,耐热变形能力得到了提升,热导率也得到了极大改善;同时,复合材料拉伸强度将先减小后增大,材料刚性将逐渐增强,弯曲性能将逐渐提高,但拉伸韧性和冲击韧性将逐渐下降。