车用耐刮擦聚丙烯材料的制备及其性能研究

车用聚丙烯(PP)在使用中易受到刮伤从而影响产品美观及使用性能。研究PP耐刮擦性能的影响因素,改善PP耐刮擦性能是满足车用耐刮擦PP市场需求的重要前提。以PP为基材,探究了4种不同作用机理的耐刮擦剂(芥酸酰胺、硅酮母粒、滑石粉和聚硅氧烷)对PP力学性能、热性能、结晶性能和耐刮擦性能的影响,并利用偏光显微镜和超景深三维显微镜观察PP材料刮擦表面的形貌。结果表明:4种耐刮擦剂使部分PP材料的冲击强度或弯曲强度显著提高,但拉伸强度均小幅度降低;芥酸酰胺、硅酮母粒和聚硅氧烷不改变PP的结晶形貌和结晶行为,滑石粉则破坏PP的结晶性能;4种耐刮擦剂均降低PP的摩擦系数和色差值(ΔL),改善其耐刮擦性能,其中聚硅氧烷不仅能改善PP的耐刮擦性能,其ΔL下降约89%,并能有效抑制PP的析出发黏和发白现象。     

聚丙烯/滑石粉平板状梯度材料的研究--(Ⅱ)性能

借助万能材料试验机及线膨胀系数测定仪对用本研究所提出的挤出一复合层压工艺制备的平板状聚丙烯／滑石粉梯度材料的力学及热膨胀等性能进行了研究。结果表明,所制材料的性能在设定方向上均实现了梯度化。梯度材料的性能明显不同于均匀复合材料,并且与其中滑石粉的含量及分布状态密切相关。特别是不对称梯度材料两侧的性能存在较大差别,导致它在受力、受热和受冷时将产生方向性的变形或弯曲。     

超微细滑石粉的表面改性及对聚丙烯性能的影响

利用力学性能、比表面积(BET)等测试方法考察了钛酸酯偶联剂(NDZ-311)对滑石粉(Talc)的表面改性作用。研究发现,在基体材料具有一定韧性的条件下,经NDZ-311表面改性Talc能有效提高复合体系的冲击性能,与未改性Talc填充的复合材料相比,其缺口冲击强度可提高57.7%。利用FT-IR、SEM等考察了无机刚性粒子增韧PP的结构形态及增韧机理,结果表明,NDZ-311在改性Talc过程中,两者间除发生物理吸附作用外,还发生了化学作用,在Talc表面形成了牢固的包覆层,改变了无机粒子的表面性能。     

聚丙烯/滑石粉平板状梯度材料的研究--(Ⅰ)制备及表征

将传统的聚合物挤出及复合层压工艺有机地结合起来．采用一种简便易行的加工方法制备了平板状聚丙烯／滑石粉梯度材料．并用TGA、SEM和光学显微镜等分析手段对材料内部的组成和组分分布进行了表征。结果表明．所制材料的组成和组分分布在设定方向上均实现了梯度化．表明本论文所提出的方法是一种制备有机／无机复合梯度材料的有效方法。     

PP-g-Si与KH550对聚丙烯/滑石粉体系的增容效果

硅烷接枝聚丙烯（ＰＰ－ｇ－Ｓｉ）对聚丙烯／滑石粉（ＰＰ／Ｔａ）混合体系有一定的增容作用,可使复合材料的力学性能得以提高,占复合材料总质量３．５％的ＰＰ－ｇ－Ｓｉ（相当于含硅烷０．２％）对ＰＰ／Ｔａ体系的增容效果与含０．８％（质量分数）的ＫＨ５５０的增容效果相当,ＫＨ５５０对复合材料中聚丙烯（ＰＰ）的结晶熔融行为基本上无影响。而ＰＰ－ｇ－Ｓｉ能进一步使材料中ＰＰ的结晶峰温和熔融峰温提高。     

高压缩强度聚丙烯酸盐/聚硅氧烷互穿网络水凝胶的制备

利用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)的水解和缩聚,将其引入聚丙烯酸盐水溶液中,以N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵为引发剂采用水溶液聚合法合成出具有较高压缩强度的新型聚丙烯酸盐/聚硅氧烷互穿网络聚合物.压缩实验表明,压缩强度受KH-560用量,水凝胶溶胀率及交联密度的影响.由于含有离子性基团,该新型水凝胶具有pH敏感性.     

改性滑石粉填充聚丙烯/高密度聚乙烯复合体系的流变性能

研究了纯滑石粉和插层、偶联等方法改性处理的滑石粉填充聚丙烯／高密度聚乙烯(PP／HDPE)复合体系的流变性能,探讨了含量、温度、切变速率等因素对复合体系粘度特性的影响。结果表明,复合体系总体上有切力变稀的特性。体系表现切粘度随纯滑石粉和插层处理的有机滑石粉含量的升高而有不同程度的增加;随温度升高、切变速率升高而下降;理论上分析了复合体系中各组分之间的微观相作用。     

废聚丙烯/滑石粉/三单体固相接枝共聚物复合体系的性能

采用固相接枝法,合成了聚丙烯(PP)与三种单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)、马来酸酐(MAH)、丙烯酸丁酯(BA)的接枝共聚物PP-g-MMA/MAH/BA,将该接枝物应用于废聚丙烯(PP)/滑石粉填充体系,研究接枝物对体系的力学性能、微观形态、热性能等的影响。结果表明,在废PP中加入滑石粉进行填充改性,在一定用量的三单体接枝物作用下,废PP的力学性能及热性能有所改善。     

滑石粉/聚丙烯复合材料结晶度与相间形态对其力学性能的影响

用偶联剂改性的滑石粉（Talc）与聚丙烯（PP）共混制备Talc／PP复合材料,测试了复合材料的力学性能。用广角X射线衍射仪对聚丙烯的结晶状况进行了表征,计算了复合材料中聚丙烯的结晶度;用扫描电镜观察了样条的断口形貌,讨论了滑石粉填充量对材料结晶性能与相态结构的影响．以及PP相结晶度和体系的微相结构对复合材料的拉伸、弯曲及冲击性能的影响。实验结果表明,滑石粉的加入对复合材料的结晶行为、相态结构和力学性能有影响。在15％的滑石粉填充量时,聚丙烯相的结晶度达到最大值,材料的拉伸强度、弯曲强度也基本上达到最大值,而冲击强度却降到最低。扫描电镜照片显示,PP基体的结晶形态与复合材料的相态结构随滑石粉含量的改变而变化。     

PP/PP-g-MAH/Talc/EP复合材料的性能

通过熔融共混制备聚丙烯(PP)/马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)/滑石粉(Talc)/环氧树脂(EP)复合材料,研究了E-51/504/554(55.6/42.4/2,E1)、E-51/EDA/554(92.2/7.8/0.01,E2)、E-20/2E4MZ(100/4,E3)三种EP体系及其含量对复合材料力学性能的影响,结果表明,E-1对复合材料的弯曲模量改善最显著,当加入4%的E1时,复合材料的弯曲模量达到最大值,提高了29.1%。傅里叶红外光谱(FT-IR)分析表明,EP与PP-g-MAH发生了酯化反应。观察复合材料的微观结构,发现EP阻止Talc的凝聚,加强了两相界面作用力。     

Effects of Voids Growth on the Damage of Polypropylene/Talc Micro-composite

In this study, the effect of the voids growth on the damage of PP/talc micro-composite was analyzed using experimental and numerical approaches. Pure PP was filled with four proportions of treated talc: 5, 10, 40 and 50%. Tensile tests were performed on specimens manufactured from this composite. The Gurson–Tvergaard–Needleman model was implemented in FE model to predict the damage of the PP/talc. The predicted results were compared to the experimental ones. There is a good agreement between the numerical and the experimental results for pure PP, PP?+?40% of talc and the PP?+?50% of talc. We noted a significant divergence between the experimental and the numerical results for the PP reinforced with 5 and 10% of talc.     

聚丙烯酸酯/聚硅氧烷互穿网络阻尼材料的制备与性能

以聚硅氧烷预聚体与丙烯酸酯进行互穿网络聚合,制备了高性能阻尼材料。用材料测试综合实验机(MTS)测试材料的阻尼性能,研究表明,聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)和聚硅氧烷(PDMS)配比为80:20、PDMS特征黏度为54.5 mPa·s、交联剂二乙二醇二丙烯酸酯(DEGDA)的用量为8%时,材料的阻尼因子tanδ_(max)达1.4。用原子力显微镜(AFM)对材料的微相结构进行观察,结果表明,阻尼材料微相结构既需要有效的互穿,又要保证一定程度的微相分离,才能使材料具有良好的阻尼性能。     

聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备和表征

用熔融插层法制备了聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料。X射线衍射测试(XRD)表明,制备的纳米复合材料均为插层型。扫描电镜(SEM)观测到纳米复合材料没有明显的有机无机相畴,即蒙脱土和聚丙烯有较好的相容性。差热分析测试(DSC)表明,蒙脱土的加入,对复合材料的熔点影响不大。热重分析测试(TGA)表明,蒙脱土的加入,使复合材料的热稳定性得到很大提高。动态热机械分析测试(DMTA)表明,蒙脱土的加入使储存模量得到很大提高,玻璃化转变温度略有下降。     

表面修饰纳米SiO2与聚丙烯共混制备聚丙烯/SiO2纳米复合材料

二氧化硅纳米粒子经表面修饰将丙烯酸酯键接到SiO2表面制备出丙烯酸酯修饰SiO2纳米粒子.丙烯酸酯修饰SiO2纳米粒子与聚丙烯(PP)熔融共混制备PP/SiO2纳米复合材料.研究了纳米粒子对复合材料力学性能的影响,并对纳米粒子增韧机理进行了研究.研究结果表明:复合材料冲击强度在SiO2含量为3.5 wt%时达到最大值,SiO2纳米粒子对聚丙烯基体材料有很好的增强增韧效果.     

聚硅氧烷与丙烯酸酯弹性体的制备及性能

用含乙烯基的硅氧烷单体和八甲基环四硅氧烷与丙烯酸酯共聚,制备出不同硅含量的硅丙乳液,研究了有机硅含量对微乳液聚合过程和乳胶膜透明性、交联度、热性能和力学性能的影响。结果表明,随着硅含量的增加,综合性能均得到改善,当有机硅单体用量达20%时为最佳配比。     

微波辐照辅助核/壳型聚硅氧烷/聚丙烯酸酯复合乳液的制备与表征

微波辐照乳液聚合技术具有产率高、节能省时等优点.本工作利用微波辐照,采用半连续种子乳液聚合法制备了具有明显核壳结构的聚硅氧烷/聚丙烯酸酯复合乳液;利用傅里叶变换红外光谱、粒度分析、核磁分析、透射电镜、热重分析等技术手段对产物进行了系统化表征,研究了偶联剂(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅氧烷,C-1757)的用量对乳液聚合和复合胶膜性能的影响.结果表明:复合乳胶粒的平均粒径均小于100 nm,具有明显的核/壳结构;随着偶联剂用量的增加,复合乳胶粒粒径增大,分布变窄,制备的复合胶膜吸水率明显降低,力学性能和热稳定性显著提高.     

聚丙烯/聚烯烃弹性体/硅灰石复合材料的制备与热学力学性能

采用熔融共混的方法制备聚丙烯(PP)/聚烯烃弹性体(POE)/硅灰石(Wollastonite)复合材料,利用万能材料试验机、悬臂梁冲击机、差热扫描量热仪(DSC)和扫描电镜(SEM)研究了聚烯烃弹性体和硅灰石对聚丙烯的力学性能及热性能的影响。结果表明,POE弹性体对PP有很好的增韧作用,提高了PP的冲击强度,硅灰石在一定程度上有增强的作用,提高了PP/POE的拉伸强度;POE和硅灰石使复合材料的结晶温度有所提高,但使熔点有所降低。当POE占3%(质量分数,下同),硅灰石占3%时,复合材料的热学、力学性能最优,冲击强度比纯PP高出15.4%,拉伸强度高出2.6%,结晶温度高出5℃。     

茶生物质/聚丙烯复合材料的制备与性能研究

为高值化利用茶产业剩余物资源,以废弃茶生物质(Tea biomass,TB)为填料,聚丙烯(Polypropylene,PP)为基体,采用密炼-注塑工艺制备了TB/PP复合材料,考察了茶生物质填料种类、处理方式及其添加量对复合材料结构、形态及性能的影响。实验结果显示,以茶树枝为生物质填料制备的复合材料力学性能最佳,茶梗次之,茶叶最差;茶梗填料经水煮和马来酸酐接枝聚丙烯增容处理后,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、拉伸模量及弯曲模量分别提高了23.4%、9.0%、16.9%和13.9%。SEM图片显示茶梗填料与基体界面相容性提高。随茶梗填料用量的增加,复合材料的拉伸模量、弯曲模量逐渐增大,而拉伸强度及断裂伸长率缓慢下降,吸水率增加,热性能得到改善。当TS添加量为30%(质量分数)时,复合材料的拉伸强度比PP减小7.3%,但弯曲强度、弯曲模量及拉伸模量则分别提高11%、86.1%和54.7%。浸水80h后吸水率为0.89%。     

碳基纳米填料填充聚丙烯纳米复合材料的制备与流变特性

采用熔融共混法分别制备了多壁碳纳米管(MWCNT)、炭黑(CB)、石墨微片(GNP)填充聚丙烯(PP)纳米复合材料。采用毛细管流变仪和旋转流变仪对所制备的复合材料的黏度尺度效应和动态流变特性进行了实验研究。研究发现,填充材料的形态和含量都会对黏度的尺度效应和粘弹性产生影响。各填充体系的剪切黏度都会随着粒子质量分数的增加而增大,不同直径口模下的剪切黏度偏差值有逐渐减小的趋势,炭黑填充体系具有明显的黏度尺度效应。填充体系的储能模量和损耗模量均随着粒子质量分数的增加而增大。