聚碳酸酯/羟基磷灰石纳米复合材料的力学性能与热性能

采用低剪切应力分散混合方法制备了不同含量的聚碳酸酯/羟基磷灰石纳米复合材料(PC/HAP),并研究了其力学性能和热行为。结果表明:采用低剪切应力法复合加入的HAP在基体中分散均匀但界面结合较弱,材料的屈服强度略有提高,而冲击性能有一定程度下降;对PC与PC/HAP复合材料在空气中热降解动力学的研究表明:在空气气氛中PC与PC/HAP均呈现二阶失重,HAP可显著提高材料的最大热失重温度及热稳定性,一阶热降解活化能由109 kJ/mol上升到186 kJ/mol,二阶热降解活化能由127 kJ/mol上升到195 kJ/mol。     

高密度聚乙烯DSC原位加速热老化特性研究

利用DSC原位加速热老化方法,研究了高密度聚乙烯(HDPE)热老化特性,分析了热老化温度对HDPE熔融特性、结晶度和微观结构的影响,通过主成分分析法(PCA)探究了参数变化的相关关系,建立并评估了HDPE在热老化条件下的老化综合评价指标。结果表明,在较低热老化温度条件下,交联作用占主导,随着老化温度的升高,断链与支化作用加强,氧化产物生成变多,由于非结晶区分子链断裂,增强了分子链的活动性导致结晶度先上升后下降。峰值温度和终止温度与亚乙烯基、支化程度、断链程度和羰基指数协同相关程度高,峰值温度、终止温度与亚乙烯基、支化程度互为强抵抗相关。老化综合评价指标整体上Z值呈现两段式的变化趋势。     

热水老化对聚碳酸酯结构和性能的影响

利用拉伸试验、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)和扫描电子显微镜(SEM),分析了PC在80℃水浴中人工老化800 h过程中的老化行为。结果表明,在热条件下,水有利于PC的水解,在热、水环境中,PC老化主要由水解引起;DSC分析显示,过渡区有两个明显的吸热峰,随着老化的进程,FTIR吸收峰变化;SEM及力学测试都表明,PC在热水老化后脆性提高。     

CuZnAl合金在热循环和时效过程中的记忆衰减

本文研究了Ｃｕ－２ｌ．０４Ｚｎ－５．５９Ａｌ（ｗｔ％）合金在热循环和时效条件下，双程形状记忆性能的衰减。结果表明：双程记忆衰减的出现，可以看作是由可回复与不可回复的两部分组成的。可回复的部分是通过在母相状态下某一温度的过热来促使已稳定化的马氏体重新激活，或者是由于重新训练而使之回复；不可回复的部分是由于马氏体中产生了稳定缺陷，或者有新相析出而引起的。     

玻璃态PC应变老化特性与物理老化特性的比较

通过力学性能和差示扫描量热(DSC)测试对玻璃态聚碳酸酯(PC)物理老化和应变老化进行了研究。实验结果表明,应变老化试样的бу随t的延长而增大,并且ε越大,бу随时间的变化越大。在相同的老化时间内,不仅是淬火应变老化试样,而且退火应变老化试样的бу值亦高于物理老化试样,说明材料由韧性转变为脆性。而DSC测试表明,淬火应变老化试样在Tg附近出现的吸热峰值大于物理老化试样的吸热峰值,这一结果与在准平衡状态下,即退火应变老化试样时所得到的结果相似,说明应变老化试样形成了与物理老化相似的凝聚缠结之外,还有部分能量储存在分子链内部的特异结构。     

AIM改性剂增韧PC及增韧PC的物理老化行为

用商品AIM改性剂(丙烯酸酯类冲击改性剂)与聚碳酸酯进行共混,考察了AIM改性剂用量对聚碳酸酯的冲击性能及拉伸行为的影响,发现含有4%AIM改性剂的共混物的冲击强度出现最大值。共混物的屈服强度、模量及屈服应力降随改性剂用量的增加而减小。选取AIM改性剂含量为4%的共混物样条于130℃的鼓风烘箱中进行物理老化,考察了物理老化时间对PC/AIM共混物性能的影响。发现随老化时间的延长,共混物的冲击强度降低,屈服强度和屈服应力降提高。同时也考察了老化时间对共混物拉伸行为的影响。     

聚砜酰胺基单聚合物复合材料的热性能及降解动力学

采用热重分析对作为耐高温材料使用的聚砜酰胺基单聚合物复合材料(PSA SPCs)进行热性能研究。通过计算积分程序分解温度(IPDT)和温度指数Ts分别评价材料的热稳定性和长期使用温度,通过计算温度指数Tzg来表征耐热性能。PSA SPCs的IPDT、Ts以及Tzg分别为1305℃,248℃和255℃,而PSA树脂材料相对应的参数值依次是1162℃,243℃和244℃,表明PSA SPCs的热性能优于PSA树脂材料。采用不同升温速率,分别用Flynn-Wall-Ozawa法和Kissenger法研究其热降解动力学,计算得到反应活化能(Ea)分别为152.26 k J/mol,146.85 k J/mol,优于PSA树脂材料的Ea值(133.54 k J/mol,127.88 k J/mol)。     

电缆高分子绝缘层整体热老化下红外测温热物性的定量评估

电缆高分子绝缘材料因受高温等因素的影响容易发生老化,及时评估其老化状况有利于预防事故发生。文中采用共轭梯度反问题技术结合红外检测手段,对整体热老化后的绝缘材料导热率进行了定量评估。通过电缆热特征分析发现,电缆表面温度并不能真实反映绝缘层的整体热老化状况,而缆芯温度和接线端温度随着绝缘层老化的加剧而升高。文中通过不同红外测温误差和初始假设的数值实验对提出的热物性定量评估方法进行了验证,表明了其定量评估结果的可靠性及稳定性。     

光氧老化对聚碳酸酯结构和性能的影响

研究了光氧老化后聚碳酸酯(PC)的结构和性能变化。力学性能测试结果表明,老化后,PC的冲击强度下降,拉伸强度、弯曲强度上升;扫描电镜断口形貌分析和差示扫描量热分析显示,光氧老化后PC材料的韧性有一定损失;傅立叶变换红外光谱分析显示PC老化后有酚类、酮类产物生成;PC的光氧老化可能是由于弗利斯重排反应产生自由基诱发PC分子链光氧降解反应所致。     

聚碳酸酯熔体挤压流变研究

鉴于现有流变仪不能直接表征挤压过程的应力-应变关系,本工作设计了恒定接触面积模式平板挤压流动装置,通过测量上平板压力及移动位移来表征熔体的流变特征,再通过理论建模和数值计算分别研究了幂律模型、PTT模型和XPP模型表征挤压过程的准确性。结果表明:聚碳酸酯熔体挤压应力随应变的增加而增大,当熔体温度降低、挤压速率升高时,挤压应力随应变表现出三段分布,而初始挤压间距不影响应力应变分布模式,仅仅影响挤压应力的大小;黏弹本构模型可以预测出挤压应力的变化趋势,其中XPP模型的预测值更接近实验结果。     

聚碳酸酯型聚氨酯薄膜的制备及性能研究

目的 采用六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、聚碳酸酯二元醇（PCDL）和己二醇（HDO）合成一种新型聚氨酯,研究R值（在整个预聚反应中异氰酸酯与羟基的摩尔比）对聚氨酯薄膜（PU膜）性能的影响。方法 采用预聚法将不同R值的原料进行化学合成,然后流延成膜。分析R值对PU膜力学性能、水接触角、透明度和氧气透过性的影响,并通过红外光谱、差示量热扫描分析和热重分析对PU膜进行测试表征。结果 随着R值的增加,PU膜的力学性能和热稳定性变好,水接触角和微相分离程度增大,透明度和氧气透过系数降低。结论 使用以上3种原料合成了一种新型聚氨酯,且随着R值的增加,PU膜的综合性能得到提升。     

结晶度对高密度聚乙烯热氧老化特性的影响

研究了结晶度对高密度聚乙烯(HDPE)在110℃人工热氧老化条件下老化特性的影响,分别采用力学实验、衰减全反射红外光谱技术、凝胶渗透色谱、扫描电子显微镜和X射线衍射技术比较了不同结晶度HDPE的热氧老化特性,研究了结晶度对聚乙烯力学性能、化学结构、相对分子质量、表面微观结构和晶体结构的影响规律。结果表明,结晶度越高,HDPE拉伸强度、拉伸模量和弯曲模量下降越快,抗冲击性能提高;不饱和度增长越剧烈,支化作用和断链作用更明显,羟基指数增长更快,且区别主要集中于老化后期;相对分子质量分布下降越快;表面微观形貌老化程度越严重;主要晶面衍射角和晶胞参数变化越显著。结晶度越高,HDPE缺陷也就越多,在热氧环境中越容易发生氧化,老化现象更严重。     

木质素填充改性SBS弹性体的热氧老化性能

采用溶液浇铸的方法制备了玉米秸秆木质素填充改性的苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物(SBS)材料。利用力学性能测试、动态力学分析、傅里叶变换红外光谱及X射线光电能谱等方法研究了木质素填充改性对SBS热氧老化性能的影响。力学性能测试结果表明,与未改性的SBS弹性体相比,在相同的热氧老化时间下,木质素填充SBS弹性体拉伸强度的降幅由74.53%降至67.37%,断裂伸长率的降幅由72.89%降至46.45%;动态力学分析表明,木质素的添加有效减缓了SBS低温玻璃化转变温度的变化;红外光谱和X射线光电能谱分析表明,木质素的填充减缓了热氧老化造成的含氧基团含量增加的幅度。SBS弹性体中玉米秸秆木质素的填充可以起到防老化的效果。     

聚丙烯纳米复合材料的热老化

研究了纳米碳酸钙、纳米氧化硅对聚丙烯热老化行为及机理的影响。由于无机纳米粒子的存在,复合材料的老化速率远大于纯聚丙烯。不同于共识的氧化降解机理,聚丙烯纳米复合材料的破坏并不是由氧化引起。老化过程的显微观测和结晶度变化表明,材料破坏的可能原因:一是无机纳米粒子的聚集形成的缺陷,二是聚丙烯的重结晶收缩产生的应力。薄膜和厚试样具有相同的试验结果。     

阻燃型玻纤增强尼龙10T复合材料的热氧老化行为及热降解动力学

研究了不同热氧老化温度(160℃、200℃和240℃)和时间(0~50d)对溴化环氧树脂/Sb2O3协效阻燃短玻纤增强尼龙10T复合材料(PA10T/GF/FR)的热氧老化行为以及热降解动力学的影响。采用力学性能测试、SEM、DMA和TGA分析对老化前后复合材料的动静态力学、微观形貌以及热降解行为进行研究,并使用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa两种方法计算了复合材料的热降解活化能。结果表明:老化过程中基体树脂降解分子量降低,纤维与基体界面性能恶化,复合材料力学性能下降;160℃老化过程部分PA10T分子链发生交联反应,储能模量和玻璃化转变温度(Tg)增加,200℃和240℃下Tg先上升后下降,老化后期树脂分子链以降解为主;活化能计算表明160℃老化50d后复合材料热稳定性提升,200℃老化50d以及240℃老化30d后,复合材料结构破坏严重,热降解行为变化显著。此外,阻燃剂的添加能够提升老化试样的热稳定性。     

基于TGA与DSC-SSA的低密度聚乙烯热氧老化特性分析

选取低密度聚乙烯(LDPE)在80℃下进行了64d的人工加速热氧老化实验。利用热重(TGA)和差示扫描量热(DSC)两种热分析方法对LDPE的热分解过程及老化机理进行了分析,研究了不同老化时间的LDPE热解特性及动力学参数,通过连续自成核退火热分级(SSA)技术揭示了LDPE老化过程中分子链的变化趋势。结果表明,由于断链与支化作用,LDPE热稳定性和熔融特性降低,经SSA后发现,低温熔融峰的特征温度降低,断链作用占主导,短链分子逐渐增多;LDPE活化能呈现先增大后减小的趋势,结晶度同样先增大后减小,老化降解是首先发生在无定形区,然后过渡到结晶区的过程。     

无规聚苯基硅倍半氧烷阻燃聚碳酸酯的性能

采用笔者自制的无规聚苯基硅倍半氧烷(IPPS)与聚碳酸酯(PC)通过双螺杆挤出机熔融共混,制得不同含量IPPS的PC/IPPS复合物。利用极限氧指数(LOI),垂直燃烧等级(UL-94)和锥形量热仪对PC/IPPS复合物的燃烧性能进行了表征;通过拉伸强度、弯曲强度及弯曲模量对PC/IPPS复合物的力学性能进行了表征;通过热失重分析了IPPS对PC热性能的影响。实验表明,当添加质量分数8%的IPPS时,可以使PC的极限氧指数(LOI)从26%提高到35.5%,UL-94(1.6mm)燃烧级别从无级别提高到V-0;热释放速率峰值(PHRR)从570.8 kW/m2降到267.3 kW/m2。燃烧后的炭层表面被白色的二氧化硅覆盖,很好地阻隔辐射热和氧向基材的传递。IPPS使得PC的力学性能有轻微的下降,不改变PC的降解路径。     

热空气老化对LDPE/POE共混物结晶行为和力学性能的影响

在70℃条件下,对低密度聚乙烯(LDPE)/聚烯烃弹性体(POE)共混物进行八周热空气老化试验,通过差示扫描量热法(DSC)和宽角X射线衍射(WAXD)表征了共混物结晶行为的变化,研究了热空气老化对共混物力学性能的影响。w(POE)为30%的共混物具有优异的耐热氧老化性能,在老化前期,其断裂伸长率有所增加,在老化后期才略有下降,而拉伸强度则基本不变。热空气老化对共混物结晶行为产生明显的影响,且结晶行为的变化主要在老化前期完成。经过热空气老化,部分在制备过程中形成的不完善晶体重新结晶,晶粒尺寸逐渐变大,提高了LDPE结晶的完善性。