PP/TPU/纳米SiO2复合材料的制备与性能研究

采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/纳米SiO2复合材料,研究了复合材料的力学性能、结晶性能、流变性能.研究结果表明,填充5%的TPU和极少量纳米SiO2具有协同增强和增韧效应;PU能诱导PPβ晶的形成,纳米SiO2的用量影响其诱导作用;纳米SiO2对PP/TPU有一定的增容作用,使复合材料体系的模量与黏度增大.     

微纳米SiO2/PP复合材料增强增韧的实验研究

为了研究无机刚性颗粒对通用塑料聚丙烯(PP)的力学性能的影响,采用熔融共混方法制备了经硅烷偶联剂A-151处理的SiO2/PP复合材料,并通过其缺口冲击、拉伸、弯曲试验和冲击断面的形貌观察,分析研究了微纳米SiO2颗粒大小、填充量、表面改性以及不同颗粒大小SiO2混合物对PP复合材料增韧、增强效果的影响.实验结果表明:纳米SiO2的加入可以同时改善其韧性、刚性和强度;填充量相同,颗粒越细,SiO2/PP复合材料的力学性能越好.SiO2经改性后填充到PP基体中,明显改善了颗粒在基体中的分散性及基体与颗粒之间界面结合性能,使复合材料的综合力学性能得到提高.不同颗粒大小的SiO2混合后填充到PP基体中,混合SiO2的协同效应使复合材料拉伸、弯曲性能进一步提高,对PP基体具有更好的增强效果,但其冲击性能下降.     

SEBS、纳米SiO2协同作用改性PP的研究

采用熔融共混的方法制备出PP/SEBS/纳米SiO2复合材料,通过对复合材料进行SEM、DSC、偏光显微镜以及力学性能等测试,研究了纳米SiO2含量对复合材料的结构与性能的影响。研究表明纳米SiO2可以促进SEBS在PP基体中均匀分布,且随着复合材料中纳米SiO2含量的增加复合材料的球晶尺寸减小、晶粒细化、结晶度降低,冲击强度尤其是低温冲击强度有很大改善而拉伸强度降低不大。     

纳米SiO2/环氧树脂复合材料性能研究

采用溶液共混法制备了纳米SiO2/环氧树脂复合材料。通过冲击强度测试、SEM分析、DSC测试以及红外光谱分析、对材料的冲击性能耐热性能及其固化行为进行了探讨。实验结果表明,不同类型的纳米SiO2/环氧树脂复合材料其冲击性能都比纯环氧树脂固化物要好,并且都在纳米SiO2含量为4%时为最佳;纳米SiO2的加入也能有效提高材料的玻璃化转变温度;而且纳米SiO2的比表面积越大,其冲击性能和耐热性能越好。     

LLDPE/纳米SiO2复合材料的动态力学性能研究

采用DMA对LLDPE／纳米SiO2复合材料的动态力学性能进行了研究。结果表明,未表面处理纳米SiO2的填充体系,随着纳米SiO2填充量的增加,口松弛转变峰向低温方向移动,贮能模量E′及损耗模量E″增加;纳米SiO2经硅烷偶联剂表面处理后,与未表面处理体系相比,体系的贮能模量E′在低温区略有降低,但在室温以上温区提高,且口松弛峰进一步向低温偏移;加入大分子相容剂后,体系的贮能模量E′在一50℃～110℃温区显著提高,口松弛峰较硅烷表面处理体系向低温偏移;含有不饱和键的硅烷偶联剂处理纳米Si0：复合体系的贮能模量E′和损耗模量E″均高于普通硅烷表面处理体系。界面作用的强弱对复合材料的动态力学性能有着重要的影响。     

纳米SiO2/环氧树脂复合材料性能研究

以纳米SiO2作为增强材料，制备纳米复合材料，研究了不同的纳米SiO2含量对纳米复合材料性能的影响，采用透射电镜对纳米SiO2粒子的分布进行了表征，采用正电子湮没技术（PALS）测试了自由体积的尺寸及浓度。结果表明，当纳米粒子SiO2含量为3％时，自由体积浓度最小，纳米复合材料的性能最佳。     

功能化聚丙烯对纳米SiO2/聚丙烯复合材料性能的影响

以环氧功能化聚丙烯(PP-g-GMA)作为纳米SiO2/PP复合材料的增容剂,研究了PP-g-GMA对复合材料力学、结晶和流变性能的影响.研究结果表明,PP-g-GMA的加入使PP复合材料的拉伸强度、冲击强度提高;使PP的结晶峰温明显提高,使复合材料的储能模量和复合黏度均明显高于纯PP.     

可反应性纳米SiO2/尼龙1010复合材料的制备和力学性能

以可反应性纳米SiO2(RNS)为填料,用熔融共混法制备SiO2/尼龙1010纳米复合材料,表征其力学性能并研究了增强和增韧机理.结果表明,在熔融共混过程中RNS与尼龙1010发生了强烈的界面相互作用,提高了材料的拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量;而纳米SiO2的表面有机修饰层使材料的韧性有所提高.纳米SiO2质量分数为1.0%的复合材料拉伸强度最大,比纯尼龙1010的高4%;而0.7%纳米SiO2的复合材料断裂伸长率和弹性模量最大,分别比纯尼龙的高16.6%和13.4%.     

聚烯烃/纳米SiO2复合材料研究进展

论述了纳米SiO2的表面处理方法、复合材料的制备技术及其力学和光学性能。表明纳米SiO2分散于聚烯烃(PP、HDPE)中,可以提高基体的韧性、强度和模量。以纳米SiO2作为填料的聚乙烯棚膜,呈现优良的红外线吸收性能和可见光透过性能。为此,纳米SiO2可作为一种聚乙烯农膜的新型保温剂。     

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。     

利乐包装废弃物/HDPE复合材料热重动力学研究

目的探讨利乐包装废弃物/高密度聚乙烯阻燃木塑材料的热重动力学。方法以利乐包装废弃物和高密度聚乙烯为原材料,以马来酸酐接枝聚乙烯、硬脂酸金属皂和聚磷酸铵及三聚氰胺分别为耦联剂、润滑剂和阻燃剂,增强材料为玄武岩纤维;采用挤出法和注塑法制备阻燃性TPP/HDPE木塑复合材料,并采用热重分析方法,在升温速率为5,10,20℃/min的条件下,探讨TPP/HDPE复合材料在20~700℃的热降解动力学行为。结果 Kissinger法研究结果显示,与仅采用聚磷酸铵和三聚氰胺作为阻燃剂的TPP/HDPE复合材料相比,采用聚磷酸铵、三聚氰胺和玄武岩纤维作为复合阻燃剂,可以提高木塑复合材料的活化能,添加玄武岩纤维可进一步提高利乐包装/聚乙烯复合材料的热稳定性;采用Coats-Redfern方法计算聚磷酸铵、三聚氰胺和玄武岩纤维作为复合阻燃剂的TPP/HDPE复合材料的动力学参数表明,复合材料热解反应第1阶段和第2阶段的表观活化能分别为35.26,171.16 k J/mol。结论研究结果为解决纸/铝/塑包装废弃物污染的回收综合利用探索了一条新的途径,研制的复合材料具有良好的力学和防火性能,可用于地板、墙板等建筑领域及包装领域。     

NER/OMMT纳米复合物与TPP对PP的阻燃机理

对分别经过130℃、350℃和550℃处理的酚醛环氧树脂-磷酸三苯酯(NER-TPP)和酚醛环氧树脂/有机蒙脱土-磷酸三苯酯(NER/OMMT-TPP)阻燃剂用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)进行了表征,研究了NER/OMMT或NER与TPP在高温下发生的相互作用,并且通过热重分析(TG)研究了在燃烧过程中阻燃剂和阻燃PP产生的变化,探讨了NER/OMMT-TPP对PP的阻燃机理。结果表明,在阻燃PP中呈纳米级分散的OMMT片层在燃烧的时候形成的阻隔层与NER与TPP生成的炭层互为补充,使得PP的热稳定性得到了提高,达到了更好的阻燃效果。     

RDP与APP/MC/PPO复配膨胀阻燃聚乙烯的研究

采用聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺氰脲酸盐(MC)和聚苯醚(PPO)复配制备膨胀阻燃剂(IFR),与阻燃协效剂间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)进行聚乙烯(PE)阻燃。借助氧指数、垂直燃烧测试,探讨IFR与阻燃协效剂RDP间的协效性,研究RDP不同添加量对IFR阻燃复合材料燃烧性能的影响,并对其力学性能进行测试。利用TG,DTG热分析技术对协效性进行验证。结果表明:RDP与IFR具有阻燃协效作用,RDP的协效性主要在热分解的第一阶段发挥作用,可催化APP提前分解,RDP的加入降低了热分解过程的热释放量,促进了多孔泡沫炭层的形成,并显著提高材料的残炭量;当RDP的添加量为5%(质量分数)时,氧指数(LOI)达到最大值31,并通过UL94V-0级。可见RDP与APP/MC/PPO阻燃剂复配可大幅提高PE的抗燃烧性能。     

阻燃黄麻纤维/聚酯纤维复合材料的紫外老化性能

利用聚酯纤维的皮芯结构实现黏接制备了黄麻纤维/聚酯纤维复合材料,通过磷系复配阻燃剂对黄麻纤维/聚酯纤维进行阻燃处理,应用紫外光辐照对复合材料进行加速老化,表征了复合材料老化过程中的力学性能及微观形貌。结果发现,复合材料的拉伸强度和拉伸模量在紫外光照射的前10 d逐渐上升,之后逐渐下降;阻燃黄麻纤维/聚酯纤维复合无纺布的拉伸强度和拉伸模量比未阻燃处理的复合无纺布的更高,但紫外照射10 d后,阻燃复合无纺布的力学性能下降速度比未阻燃的复合无纺布更快。微观形貌结果显示,老化过程中,黄麻纤维结构逐渐变得疏松、产生了横向裂纹;聚酯纤维出现大量横向裂纹。阻燃处理加速了黄麻纤维/聚酯纤维复合材料的老化。     

聚磷酸铵/次磷酸铝协效阻燃聚丙烯/木粉复合材料

以聚磷酸铵(APP)和次磷酸铝(AHP)为阻燃剂,马来酸酐接枝聚丙烯(MA-g-PP)为界面相容剂,通过熔融共混制备了聚丙烯(PP)/木粉(WF)复合材料。采用UL-94垂直燃烧、氧指数(LOI)、热重分析(TGA)探究了阻燃PP/WF复合材料的阻燃性和热分解过程。实验表明,当APP与AHP质量比为9∶1时,LOI值为28.3%,垂直燃烧UL-94达到V-0级。TGA和DTG测试表明,APP与AHP复配能降低木纤维的分解温度,使复合材料提前成炭,达到阻燃作用;加入APP与AHP的PP/WF复合材料的成炭率提高了141%,其高温稳定性也得到提高。通过SEM观察到,当m(APP)∶m(AHP)=9∶1时,木塑复合材料可形成致密的炭层,具有更好的隔热、隔氧作用,从而提高了阻燃性。结果表明在聚磷酸铵中加入少量的协效剂次磷酸铝可明显提高PP/WF复合材料的阻燃性。     

微胶囊红磷阻燃木塑复合材料的性能研究

目的制备微胶囊红磷阻燃木塑复合材料,研究微胶囊红磷添加量对其力学性能、耐热性能和阻燃性能的影响,并扩大其应用范围。方法以微胶囊红磷为阻燃剂,将其添加到低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和木粉三元复合体系中,采用二次挤出造粒和注射成型法制备阻燃试样。研究材料的力学性能、耐热性能、应力破坏行为,确定材料的阻燃级别。结果与未添加微胶囊红磷的木塑材料相比,当微胶囊红磷添加量(质量分数)达到10%时,材料的冲击强度由17.4 kJ/m2提高到19.0 kJ/m2,抗拉强度由19.53 MPa提高到21.7 MPa,断裂伸长率提高了58.7%,初始分解温度提高了73.17℃,阻燃达到V-0级,氧指数达到28.7%。结论随着微胶囊红磷含量的增加,木塑复合材料的冲击强度、抗拉强度和断裂伸长率变大,初始分解温度提高,阻燃耐热性能变好;材料阻燃剂的添加量低,综合性能优良,在包装、建筑、家具等领域具有广泛应用前景。     

基于锥形量热分析的聚丙烯/海泡石复合材料阻燃性能研究

以天然海泡石(Sepiolite,SEP)和用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性的有机海泡石(Organic-sepio-lite,OSEP)为填料,采用熔融共混法分别制备聚丙烯/海泡石(PP/SEP)、聚丙烯/有机海泡石(PP/OSEP)复合材料。根据锥形量热仪实验数据,选择热释放速率(HRR)、火灾性能指数(FPI)、生烟速率(SPR)、质量损失率(MLR)和燃烧残留物形貌分析,考察海泡石和有机海泡石对聚丙烯(PP)燃烧性能的影响。结果表明:CTAB以季铵盐的形式通过吸附方式键接在海泡石表面,改性后缔合和游离两种形式的-OH基团增加;阻燃PP的FPI有所提高,HRR最大降幅为66%,SPR由纯PP的0.117m2/s下降为0.0704m2/s,MLR由0.45g/s下降到0.20g/s;当有机海泡石阻燃剂添加量达到10%时,复合材料在燃烧过程中形成炭层。     

含水Mg(OH)_2/聚苯乙烯复合材料的制备和阻燃性能

以Mg(OH)_2粒子稳定的Pickering乳液液滴为模板,通过偶氮二异丁腈引发苯乙烯聚合,制备出含水Mg(OH)_2/聚苯乙烯复合材料。用扫描电子显微镜观测了复合材料的形貌,用氧指数仪测定了复合材料的氧指数。结果表明,Mg(OH)_2/聚苯乙烯复合材料中存在平均直径为155μm的孔洞,能够包裹一定质量的水。随着聚合温度的提高,复合材料的含水量下降。含水复合材料由于具有水和Mg(OH)_2的双重阻燃作用,氧指数显著高于Mg(OH)_2/聚苯乙烯复合材料,但力学性能有所下降。