增容剂和稀土β成核剂对聚丙烯/硫酸钙晶须复合材料的影响

研究了增容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)和稀土β成核剂对聚丙烯/硫酸钙晶须复合材料的结晶行为、熔融行为和力学性能的影响。实验结果表明,硫酸钙晶须具有一定的诱导β-晶型的异相成核作用,使聚丙烯结晶温度提高和结晶速率增加。PP-g-MAH提高了结晶温度和晶须的成核能力,降低了β-晶型的含量,不利于β-晶型的生成,并改善了树脂与晶须的界面性能,提高了拉伸强度和冲击性能。稀土β成核剂具有很强的诱导形成β-晶型的异相成核效应,有效地提高了复合材料的冲击性能。     

大分子相容剂改性纳米CaCO3 / PP复合材料的非等温结晶行为

熔融混炼制备了4 种大分子相容剂改性的纳米CaCO₃ / PP 复合材料, 用DSC 和WXRD 研究了复合材料中PP 的结晶与熔融行为。结果表明, 纳米CaCO₃对PP 结晶存在异相成核作用, 并诱导PP 形成β晶。相容剂丙烯酸接枝聚丙烯( PP-g-AA) 和马来酸酐接枝聚丙烯( PP-g-MA) 也存在异相成核作用, 提高PP 结晶温度。PP-g-AA、PP-g-MA 和马来酸酐接枝乙烯2辛烯共聚物(POE-g-MA) 与纳米CaCO₃存在异相成核协同作用, 进一步提高PP 的结晶和熔融温度, PP-g-MA 和POE-g-MA 还促使纳米CaCO₃诱导PP 生成β晶。但马来酸酐接枝乙烯2醋酸乙烯酯共聚物( EVA-g-MA) 则阻碍纳米CaCO₃对PP 的异相成核作用。实验结果表明纳米CaCO₃ / PP 复合材料中PP 结晶的异相成核作用与纳米CaCO₃ / PP 界面的相互作用有关, 而纳米CaCO₃ / PP 界面的相互作用与相容剂的结构有关。      

聚丙烯/镁盐晶须复合材料的形态结构与性能研究

采用哈克单螺杆挤出机制备了聚丙烯/镁盐晶须复合材料,着重研究了增容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)对复合材料的晶体结构与球晶形态、结晶和熔融行为、热稳定性以及力学性能的影响。研究表明镁盐晶须具有明显的诱导β-晶型的异相成核作用,使聚丙烯结晶温度大幅度提高,球晶尺寸细化。增容剂的加入改善了树脂与晶须的界面性能,界面粘结作用明显增强,提高了拉伸强度和冲击性能,并进一步提高了结晶温度和晶须的成核能力,但降低了β-晶型的含量,不利于β-晶型的生成。     

官能团化聚丙烯改性Mg(OH)2/PP中PP结晶的异相成核作用

用DSC研究了外加官能团化聚烯烃(FPP)、接枝单体和原位形成FPP改性Mg(OH)2／聚丙烯中的异相成核作用。Mg(OH)2表面的异相成核作用使聚丙烯(PP)结晶温度提高;外加FPP使PP结晶温度进一步提高,接枝单体加入也使复合材料中PP结晶温度提高,但原位形成FPP使PP结晶温度、熔点和结晶度降低。认为在改性复合材料中存在Mg(OH)2表面异相成核作用和FPP活化Mg(OH)2表面异相成核的协同作用。     

β-成核剂对聚丙烯/木粉复合材料结晶与力学性能的影响

通过挤出成型法制备聚丙烯/木粉复合材料(PP/WF),添加一种镧系稀土金属络合物(WBG)成核剂诱导PP/WF复合材料中等规聚丙烯(iPP)形成β晶型。以差示扫描量热和X射线衍射为表征方法,分析成核剂对PP/WF结晶行为的作用,进而研究其对力学性能的影响。结果表明,WBG成核剂能有效地诱导PP/WF产生β-iPP结晶,当WBG的添加量为m(WBG)/m(PP)=0.3/100时其产生的β晶相对含量达到78.75%,β-iPP的相对含量还与PP/WF的冷却速率密切相关;添加WBG提高了复合材料中iPP的结晶温度;WBG成核剂能显著改善复合材料的冲击韧性,但对弯曲和拉伸性能略有不利影响。     

聚丙烯/碳纳米管复合材料的结晶和介电行为

采用熔融共混制备了聚丙烯/碳纳米管复合材料(PP/MWCNTs)。利用场发射扫描电镜(FESEM)、差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)、X射线衍射仪(XRD)及宽频介电仪(BDS)对复合体系的形态、非等温结晶行为、结晶结构以及介电行为进行了研究。结果表明,碳纳米管均匀分散于聚丙烯基体中,二者界面结合紧密;极少量碳纳米管的加入即对聚丙烯的结晶起显著的异相成核作用,促进聚丙烯α晶型的形成;此外,复合体系在导电逾渗阀值附近介电松弛行为显著加强。     

碱式硫酸镁形貌对碱式硫酸镁/聚丙烯复合材料力学性能的影响

以三种不同形貌的碱式硫酸镁(颗粒状(MOS_P)、晶须状(MOS_W)和扇形(MOS_S))为填料、月桂酸(LA)为改性剂、聚丙烯(PP)为树脂基体,通过熔融共混法制备了系列MOS/PP复合材料。SEM结果显示,改性后的MOS_P和MOS_W在基体中分散均匀,但与基体PP的相容性依然较差;MOS_S/PP样品中同时存在着尺寸较大且形貌复杂的MOS_S和部分分散的MOS_W,界面缺陷更加明显。广角X-射线衍射(WXRD)结果表明,三种MOS均能诱导β-晶型PP的产生,与月桂酸的加入无关,其中MOS_P诱导效果更明显。力学性能测试结果表明,三种形貌MOS的加入稍降低了基体的屈服强度,一方面是MOS与基体相容性差,另一方面归结于β-晶型PP生成;相比之下,MOS_W加入能较好地保持PP基体的屈服强度和拉伸断裂韧性,且明显增强基体的模量,主要归因于MOSW较大的长径比;MOS_P对基体的增韧效果更为明显,一方面是由于MOS_P诱导生成β-晶型PP的效果强于MOSW和MOS_S,另一方面则可能是由于MOS_P较大的比表面积附着了较多的脂肪酸盐,其增塑效果更强。     

硅烷偶联剂处理对 SF/PP结构和性能的影响

采用熔融共混和注塑成型的方法制备了硅烷偶联剂处理的剑麻短纤维(SF)增强聚丙烯(PP)的复合材料,研究了SF表面偶联剂处理对复合材料的晶形结构、微观结构、热性能及力学性能的影响.结果表明硅烷处理削弱了SF在PP结晶过程中的异相成核作用,降低了SF/PP复合材料中PP相的结晶度、结晶温度和结晶速率;提高了复合材料中β-晶型PP的相对含量;增强了SF/PP的界面键合,显著提高了复合材料的冲击强度.     

相容剂对聚丙烯/聚乙醇酸共混物结构与性能的影响

采用熔融共混法制备了聚丙烯/聚乙醇酸共混物(PP/PGA),研究了相容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-gMAH)用量对共混物力学性能、熔融结晶行为、流变行为和断面形貌的影响。结果表明:PP-g-MAH的加入能明显改善共混体系的相容性,共混物的力学性能得到提升。PP-g-MAH对PGA结晶具有异相成核作用,且先结晶的PGA又可作为PP结晶的异相成核剂。随相容剂用量增大,PGA结晶温度升高,结晶完善程度降低,甚至不结晶,PP的结晶温度先降低后升高,且复数黏度呈先增大后减小的趋势。     

硅灰石填充β-聚丙烯基复合材料的增强增韧

为了获得高韧性硅灰石填充β-聚丙烯基（W/β-PP）复合材料,采用负载庚二酸钙的硅灰石（β-W）填充聚丙烯（PP）制备。研究了W/β-PP复合材料中β-W的β-成核作用,并对比了硅灰石和β-W填充PP基复合材料的力学性能。结果表明:硅灰石填充聚丙烯（W/PP）复合材料主要形成α-晶,而β-W对PP结晶具有强的β-成核作用;W/PP复合材料的缺口冲击强度低于β-聚丙烯（β-PP）,硅灰石与PP的β-晶之间存在协同增韧作用,导致W/β-PP复合材料的缺口冲击强度高于β-PP;随着β-W含量的增加,W/β-PP复合材料的缺口冲击强度先增大后减小,在其质量分数为5%时达到最大值;同时硅灰石的增强作用可以提高β-PP的刚性。      

多壁碳纳米管/聚丙烯复合材料的结晶行为

采用表面接枝十六烷烃的方法对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行改性, 通过溶液共混法制备多壁碳纳米管/聚丙烯(MWCNTs/PP)复合材料, 并研究了MWCNTs/PP的结晶行为。结果表明, 3%(质量分数)表面接枝十六烷烃的MWCNTs在PP基体中分散良好, 达到纳米级的分散。加入接枝MWCNTs后, PP的结晶结构未发生改变, 依然是α晶型。接枝MWCNTs对PP有异相成核的作用, 加入接枝MWCNTs使PP的成核及晶体生长方式发生变化。加入3%(质量分数)接枝MWCNTs 以后, PP的结晶温度升高了8℃, 结晶速率提高了1倍, 结晶度提高了3%, 球晶尺寸减小。     

亚临界流体挤出制备木粉/聚丙烯复合材料

提出了一种通过亚临界流体辅助反应挤出制备木粉/聚丙烯(PP)复合材料的新型制备方法,其关键是在挤出过程中引入流体(乙醇和正丙醇),并使流体处于亚临界状态。同时,对木粉/PP复合材料进行了力学性能测试、FTIR和SEM观察。结果表明:在亚临界流体辅助反应挤出中,木粉发生了溶胀、液化等,有利于马来酸酐接枝聚丙烯渗入到木粉内部,其中酸酐基团与木粉中含有的大量羟基发生酯化反应增强,从而提高了木粉/PP复合材料的界面结合。在亚临界乙醇(190℃,(2.4±0.1)MPa,120r/min)作用下制备的木粉/PP复合材料的力学性能(拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和无缺口冲击强度)与无流体时制备的木粉/PP复合材料相比,其性能得到了一定的提高,它们分别达到了23.5 MPa、52.5 MPa、4.8GPa和5.9kJ·m~(-2)。     

PP-g-MAH对PP/SiO2纳米复合材料力学性能的影响

为了进一步提高聚丙烯的力学性能,以马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)为聚丙烯/二氧化硅(PP/SiO2)纳米复合材料的界面相容剂,研究了PP-g-MAH添加量对PP/SiO2的力学性能、微观形态以及结晶行为的影响,并研究了其增容机理.研究表明:PP-g-MAH的加入使纳米PP/SiO2纳米复合材料的力学性能得以全面提高,使纳米二氧化硅与聚丙烯的界面粘结得到改善,并且,由于PP-g-MAH导致复合材料的界面强度提高和界面层厚度增加,使KH-570与PP-g-MAH并用的PP/PP-g-MAH/纳米SiO2复合材料比单用KH-570的PP/SiO2纳米复合材料的改性效果更加明显;PP-g-MAH对PP的结晶过程具有较明显的成核作用,使改性PP的结晶温度提高.     

汽车零部件包装用PP/SBN复合材料的性能研究

目的 研究单层氮化硼（Single-layer Boron Nitride, SBN）对聚丙烯（Polypropylene, PP）力学性能和摩擦性能的影响。方法 首先利用超声剥离和硅烷偶联剂KH550表面改性方法制得SBN,用高速混合机将PP、马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）和SBN混合均匀;然后利用注塑机通过熔融共混,制备PP/SBN复合材料。结果 当SBN质量分数低于1.6%时,PP/SBN的表面硬度和耐磨性能得到了进一步改善;当SBN质量分数高于1.6%时,PP/SBN的力学强度和摩擦性能降低;当SBN质量分数为1.6%时,PP/SBN的拉伸强度和冲击强度分别达到最大值（35.27 MPa, 34.69 kJ/m2）,较纯PP分别提高了10.7%, 18.8%。此时,PP/SBN的摩擦因数和磨损率较纯PP分别降低了15.1%, 32.4%。结论 当SBN质量分数为1.6%时,对PP具有增强增韧作用,复合材料的力学性能和耐磨性能都得到明显提高。     

改性介孔硅-ESO/聚丙烯三元体系复合材料增强增韧机制

以改性介孔硅为主要补强剂,聚丙烯(PP)为基体树脂,环氧大豆油(ESO)为增塑剂和稳定剂,通过熔融挤出注塑方法制备了改性介孔硅-ESO/PP体系复合材料。通过XRD、SEM、光学显微镜(OM)、偏光显微镜(PLM)及力学性能测试对介孔硅与ESO增强增韧PP的机制进行分析。结果表明:改性介孔硅、ESO二者同时填充PP制备改性介孔硅-ESO/PP复合材料时,三者界面以物理交联或化学接枝的结合方式形成了空间网状结构,改性介孔硅均匀分散在PP基体中;改性介孔硅添加量一定时,随ESO用量增加,改性介孔硅-ESO/PP复合材料弯曲强度稍微下降,但抗冲击强度、硬度都得到提高,当改性介孔硅用量为20%(与PP的质量比)、ESO用量为2.5%(与PP的质量比)时,综合性能较好。改性介孔硅本身的高模量及粒子在聚合物熔体中的异向成核促进了基体树脂结晶,以及良好的界面结合及分散性,这是增强的主要原因。ESO分子插入聚合物分子链间,削弱了聚合物分子链间的移动性,一定程度降低了基体结晶度等是增韧的主要原因。改性介孔硅使α晶型PP转变为具有更高冲击强度β晶型PP,与ESO二者协同作用,能增强增韧,但是过多的ESO使介孔硅粒子集中在材料的表面,导致其表面硬度增大。     

Effects of maleated polypropylene on the morphology,thermal and mechanical properties of short carbon fiber reinforced polypropylene composites

The aim of this study was to determine the effect of the maleic anhydride grafted polypropylene (PP-g-MAH) on the properties of short carbon fiber (CF) reinforced polypropylene (PP) composites. The composites were prepared by melt blending and injection molding techniques at different percentages of CF. Tensile tests, hardness, differential scanning calorimeter (DSC) and scanning electron microscopy (SEM) were performed to characterize the physical and morphological properties of the prepared composites. It was observed from SEM photographs that modification with PP-g-MAH improved the interfacial adhesion between the carbon fibers and PP matrix. The ultimate tensile strength, hardness and modulus values of modified PP composites were higher compared to the values of CF reinforced PP composites. Melting temperature of all composites was not changed significantly with increasing CF content; however degree of crystallinity values were decreased with the increasing CF content level.     

PP-g-MMA对云母填充聚丙烯体系增容作用的研究

以甲基丙烯酸甲酯接枝聚丙烯（PP-g-MMA）为云母（M）填充聚丙烯（PP）复合材料（PP／M）的界面相容剂,研究了PP-g-MMA接枝率和M粒径对PP／M力学性能和非等温结晶行为的影响。结果表明,PP-g-MMA的加入PP／M强度提高,韧性降低;M粒径的减小,PP／M强度和韧性都有所提高。DSC分析结果表明,M对PP有异相成核作用;PP-g-MMA的加入,M对PP大分子的吸附加强,提高M异相成核的活性,但也阻碍PP球晶的生长。而M粒径及PP-g-MMA接枝率对PP的结晶速率影响不大,n在2．50附近,K为10^-5数量级。     

表面改性对聚丙烯/纳米氢氧化镁复合材料性能的影响

研究了表面处理剂(钛酸酯和硅烷偶联剂)对聚丙烯/纳米氢氧化镁(MH)阻燃复合材料性能的影响。通过高压毛细管流变仪、LO I、力学测试、DSC和SEM对PP/纳米MH复合体系的结构与性能进行了研究。结果表明,所选偶联剂能有效地降低复合体系的表观黏度,改善体系的流动性。未改性的纳米MH对PP基体有异相成核作用;而表面改性剂能削弱填料对基体的异相成核作用。改性后的纳米MH粒子以独立形式均匀分散在基体中,PP与纳米MH界面的粘接力得到了加强,复合材料的拉伸性能和冲击强度有较大幅度的提高,阻燃性能也得到了改善。