氢氧化铝填充β-聚丙烯复合材料的制备和性能研究

为获得高性能填充聚丙烯(PP)复合材料,采用氢氧化铝(ATH)为无机增强粒子,负载庚二酸钙硅灰石(即负载型β成核剂β-W)和庚二酸钙(CaPA)为结晶改性剂。研究了ATH和结晶改性剂对PP结晶行为、β晶含量和力学性能的影响。结果表明,ATH、β-W和CaPA对PP结晶都具有异相成核作用,能够提高PP的结晶温度;ATH填充PP复合材料只形成α-晶,而β-W和CaPA可诱导PP形成β-晶;ATH对PP具有增强作用,能够提高PP的拉伸模量和弯曲模量,但ATH填充PP复合材料的冲击韧性不及ATH填充β-PP复合材料。     

硅灰石形貌对聚丙烯结晶行为的影响

采用熔融共混法制备了聚丙烯（PP）／硅灰石复合材料,并对其结晶行为进行研究。用X-射线衍射（XRD）研究了硅灰石的加入及类型对PP的晶体尺寸及类型的影响。结果显示,硅灰石的加入不改变PP的晶型,仍为α晶,而晶粒尺寸变小,表明硅灰石有异相成核作用。相比较而言,针状硅灰石比颗粒状硅灰石的异相成核作用更明显。采用差示扫描量热仪（DSC）在各种不同冷却速率下对复合材料的非等温结晶动力学过程进行研究,并用Jeziorny法来描述这些样品的非等温结晶过程。在相同的冷却速率下,半结晶时间（t′1/2）、结晶速率常数（Zc）等数据表明复合材料的结晶速率比纯PP的快,说明硅灰石具有异相成核作用,与颗粒硅灰石相比,针状硅灰石异相成核作用更明显。     

混杂增强型聚丙烯的改性研究

以不同用量的玻璃纤维(GF)、碳纤维(CF)、硅灰石、滑石粉为填料,通过熔融共混制备了混杂纤维增强聚丙烯(PP)基复合材料,并研究了填料质量比(GF/CF、硅灰石/滑石粉、纤维/无机填料)对增强PP复合材料微观形貌及力学性能的影响。结果表明:PP中加入GF及CF后,其拉伸强度和冲击强度显著提高,断裂伸长率则降至10%左右;PP中加入硅灰石和滑石粉后,其拉伸强度基本不变,冲击强度大幅提升,而断裂伸长率仅略有提高;当纤维(GF/CF)与无机填料(硅灰石/滑石粉)的质量比为35/5时,可得到具有最优综合力学性能的改性PP复合材料。     

LDPE对PP／硅灰石复合材料增韧改性的研究

将PP与高填充量的硅灰石通过双螺杆挤出机熔融共混制得了PP/硅灰石复合材料;将PP/硅灰石复合材料与LDPE通过双螺杆挤出机进行二次共混制得了PP/LDPE/硅灰石三元复合材料;研究了硅灰石对PP的热变形温度(HDT)和力学性能的影响以及LDPE对PP/硅灰石复合材料HDT和力学性能的影响.结果表明,硅灰石能大幅度地提高PP的弯曲性能和HDT,但使其拉伸强度和冲击强度有所下降;随LDPE质量分数的增加,PP/LDPE/硅灰石复合材料的HDT、拉仲强度和弯曲性能下降,而冲击韧性明显改善.LDPE不能改善硅灰石与基体间的相容性;但在复合材料受冲击力作用时,可引发基体产生屈服变形,从而改善复合材料的冲击性能.     

不同成核作用硅灰石对回收聚丙烯结晶性能的影响

采用硅灰石(Wo)和具有β-成核作用硅灰石(β-Wo)制备了具有不同成核作用硅灰石填充回收聚丙烯(r-PP)复合材料,借助差示扫描量热仪、广角X射线衍射仪和偏光显微镜研究了具有不同成核作用硅灰石对r-PP结晶行为、熔融特性和结晶形态的影响。结果表明:Wo和β-Wo对r-PP结晶都具有异相成核作用,可以提高r-PP的结晶温度。Wo填充r-PP复合材料主要形成α晶,β-Wo可诱导r-PP形成大量高亮度的β晶,并且β-Wo具有的异相成核作用明显强于Wo。     

PP/纳米TiO_2复合材料的结晶行为研究

采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)表征了改性前后纳米TiO2粉体的表面特征。通过熔融共混法制备了PP/纳米TiO2复合材料。通过力学性能测试、DSC热分析和POM照片观测,对PP/纳米TiO2复合材料的力学性能和结晶行为进行了研究。结果表明:纳米TiO2对PP既增强又增韧;纳米TiO2在PP结晶过程中具有异相成核剂的作用,能够提高PP结晶度和加速PP结晶,可明显细化PP晶粒。     

我国硅灰石及其填充塑料的研究进展

综述了国内有关硅灰石填充塑料方面的工作，填充改性工艺的研究和对填充改性塑料性能的考察。研究发现，硅灰石/聚丙烯（PP）体系属非牛顿假塑性流体。熔体流动性接近或优于PP，这有利于加工稳定性的提高；硅灰石可以成为树脂的成核剂而对树脂的结晶行为和结晶度产生明显的影响。硅灰石填充塑料的力学性能一般较未填充体系有所改善，这可能归因于硅灰石所特有的针状晶体形态，另外，硅灰石填充于塑料中，可以使生产成本有较大幅度的下降，显示了明显的经济效益。     

分散剂对松香型成核透明PP结晶行为和透明性的影响

用差式扫描量热仪和偏光显微镜研究了分散剂对聚丙烯（PP）和松香成核PP的非等温结晶行为,并比较了它们的透明性能。结果表明,不同的分散剂对PP和松香成核PP的结晶行为影响不一样,分散剂A和分散剂C能提高松香成核PP的结晶温度、结晶速率和结晶初始速率,能显著降低其球晶尺寸提高其透明性;而分散剂B不能提高松香成核PP的结晶速率和结晶初始速率,不能降低其球晶尺寸,对松香成核PP的透明性提高没有作用。     

PP/硅灰石复合材料力学性能的研究

采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/硅灰石复合材料,考察了硅灰石表面处理及其用量对PP/硅灰石复合材料力学性能的影响。结果表明:硅灰石粉体经偶联剂甜菜碱(CAB)表面改性处理后,其填充复合材料的拉伸强度、断裂强度和冲击强度均比未处理体系有所提高。随着改性硅灰石用量的增加,PP/硅灰石复合材料的拉伸强度和断裂强度均先升后降,其中当改性硅灰石用量为10 phr时,复合材料的拉伸强度和断裂强度均达到最大值,分别比纯PP提高了17%和63%;另外,当改性硅灰石用量为40 phr时,复合材料的冲击强度达到最大值(2.59 kJ/m2),比纯PP提高了29%。     

聚丙烯／纳米碳酸钙原位聚合复合材料的结晶特性研究

采用DSC方法，研究了四种不同纳米CaCO3含量的PP／CaCO3纳米原位聚合复合材料的结晶特性，并通过偏光显微镜观察了其结晶结构，同时和纯PP进行了比较。结果表明，纳米CaCO3在PP中具有成核作用，PP以异相成核方式结晶，使PP的结晶温度提高，结晶速率增大，球晶颗粒变小。从纳米CaCO3含量对PP结晶特性的研究可知，其含量在2％～3％时，对PP的上述结晶行为影响最为明显。     

己二酸/无水硫酸钙晶须改性PP的等温结晶动力学

通过差示扫描量热(DSC)仪分析了己二酸(AA)和无水硫酸钙晶须(ACSW)复配改性聚丙烯(PP)的等温结晶行为,用偏光显微镜(PLM)观察了AA/ACSW复配改性PP的晶体形貌。DSC分析结果表明,随着结晶温度升高,半结晶时间和最大结晶时间增加,半结晶速率降低;与纯PP相比,ACSW和AA/ACSW复合改性都能使PP的结晶时间降低,结晶效率增加,说明ACSW和AA/ACSW对PP具有异相成核作用,并且AA/ACSW复合改性PP对提高PP的结晶性能有更好的效果,此外ACSW改性PP的等温结晶活化能最低。对改性PP的PLM的观察说明ACSW对PP具有异相成核作用,而AA/ACSW对PP的β晶成核具有协同促进作用。     

纳米SiO2改性PP的结晶结构与特性研究

采用偏光显微镜观察和研究了三种不同表面处理的纳米SiO2改性PP的结晶结构，并通过DSC分析方法，研究了它们的结晶特性。结果表明：纳米SiO2在PP中具有成核剂作用，PP以异相成核方式结晶，使PP的结晶温度提高，结晶速度增大，球晶颗粒变得细小而均匀，但基本不影响PP的结晶度和熔点。纳米SiO2在PP中的粒度越小，分散均均匀，或适当提高其含量，上述作用越明显。纳米SiO2的表面处理对PP／纳米SiO2材料的结晶结构和特性影响很大，其中经表面偶联剂加分散剂处理的纳米SiO2－AB对PP结晶的上述影响最为明显。     

PET/硅灰石复合材料性能研究

主要研究了硅灰石含量对PET力学性能、耐磨性能和结晶性能的影响。力学性能测试结果表明:随着硅灰石含量的增加,PET的冲击强度和拉伸强度均先上升而后下降,在硅灰石质量分数为6%时冲击强度最大。另外,硅灰石的加入改善了PET的耐磨性能,9%的硅灰石对PET/硅灰石复合材料的耐磨性改善最佳。此外,从DSC测试结果可知:硅灰石能够促进PET结晶提高其玻璃化转变温度和结晶速率。     

玻璃纤维增强聚丙烯非等温结晶动力学研究

利用差示扫描量热仪结合Avrami方程研究了玻璃纤维（GF）增强聚丙烯（PP）复合体系的非等温结晶动力学,探讨了GF含量及长度对PP结晶行为的影响。通过偏光显微镜观察了复合材料的结晶形态。结果表明,引入GF改变了PP的结晶温度,对其结晶有成核作用,并随着GF含量的增加,PP的半结晶时间（t1/2）呈下降趋势,结晶速率逐渐上升;同时随着GF长度的增加,PP的结晶速率是先增大后减小。PP和PP/GF复合材料的Avrami指数均在2.99～3.40,说明PP的结晶成核机理和生长方式没有改变。     

偶联剂处理针状硅灰石及PP复合材料的研究

采用硅烷偶联剂(KH550、KH570)、钛酸酯偶联剂(NDZ-201)和铝酸酯偶联剂(DL-411-A)对针状硅灰石表面进行处理,并进一步与聚丙烯(PP)进行填充改性。通过红外光谱、扫描电子显微镜对处理效果及PP/硅灰石体系进行了表征,对力学性能进行了测试。结果表明:四种偶联剂与硅灰石发生了化学作用,而且偶联剂KH570和DL-411-A对硅灰石的处理效果较佳。当KH570质量分数为2.0%、DL-411-A质量分数为1.5%时,PP/硅灰石体系的拉伸强度均达到最大值,同时提高了硅灰石在PP基体中的分散及其与PP基体的界面相容性。     

聚丙烯/Mg2B2O5晶须复合材料的非等温结晶动力学研究

采用熔融共混法制备了Mg2B2O5晶须(MBOw)和经硼酸酯偶联剂(BE)改性后MBOw分别填充的聚丙烯(PP)基复合材料,通过光学显微镜分析研究了BE对MBOw表面性质的影响,用DSC法并结合莫志深方程研究了PP及其填充改性前后MBOw复合材料的非等温结晶动力学。结果表明,BE改性后的MBOw表面性质较改性前发生根本变化;莫志深方程能较好地描述PP及其复合材料的非等温结晶动力学,MBOw对PP具有异相成核的作用,加快了PP的结晶速率,且BE使MBOw的异相成核能力得到增强,更有利于PP结晶速率的提高。     

PP-g-MAH对PP/纳米SiO_2复合材料性能的影响

采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/纳米SiO2复合材料,研究了相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)对复合材料力学性能、结晶性能及界面作用的影响。结果表明:PP-g-MAH能有效地增强纳米SiO2与PP基体间的界面作用,提高复合材料的力学性能;同时,PP-g-MAH增强了纳米SiO2的成核活性,使PP的结晶温度升高,球晶细化。     

合成树脂/硅灰石复合材料性能分析及其在室内家具中的应用

在简述了聚丙烯(PP)材料在室内家具中应用现状的基础上,提出了对PP进行填充改性可以大幅度提高其力学性能,降低使用成本并拓宽适用场景。选择了硅灰石作为主要填料,制备了PP-SBM(苯乙烯、甲基丙烯酸丁酯和马来酸酐三单体接枝改性聚丙烯)相容剂对硅灰石进行改性,设计了PP/W(聚丙烯/硅灰石)复合材料力学性能实验,介绍了实验中的主要仪器与材料,分析了改性硅灰石和相容剂在材料中的质量分数对力学性能的影响,分析了不同种类的相容剂对力学性能的影响,从改性硅灰石微观结构角度总结了材料力学性能提高的原因,并对未来优化方向进行了预测。     

聚丙烯/改性水滑石复合材料的等温结晶动力学

采用直接离子交换反应制备直接改性水滑石(DLDH)和超声离子交换反应制备超声改性水滑石(CLDH)。运用差示扫描量热(DSC)仪、偏光显微镜(PLM)分析纯聚丙烯(PP)、PP/未改性水滑石(LDH),PP/DLDH,PP/CLDH复合材料的等温结晶行为和结晶形态,并计算其等温结晶动力学。结晶动力学结果表明:相较于纯PP,三种改性PP复合材料的半结晶时间及最大结晶时间缩短,半结晶速率提高,说明LDH,DLDH及CLDH对PP具有异相成核作用。其中在120℃等温结晶时,添加CLDH的改性PP复合材料的结晶速率常数由纯PP的3.344 2min~(-1)提高至36.904 4min~(-1),半结晶时间由纯PP的0.53min缩短至0.20min,最大结晶时间由纯PP的0.50min降低至0.18min,而半结晶速率由纯PP的1.89min~(-1)增加至5.09min~(-1)。对改性PP复合材料晶体形貌的PLM观察说明,DLDH和CLDH均能细化PP球晶尺寸,增加晶粒数量,其中CLDH对PP结晶性能的提升最为显著。     

硅灰石及玻纤复合填充改性聚丙烯的研究

研制成了硅灰石，玻纤复合填充改性聚丙烯树脂，并对其力学性能和结晶行为进行了考查和研究。实验结果表明，硅灰石，玻纤等无机填料在聚丙烯结晶过程中起成核剂作用。