不同弹性体对聚丙烯的协同增韧

以弹性体乙烯-α-辛烯共聚物(POE)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物(SEBS)和SEBS/POE作为增韧剂,对不同弹性体协同增韧聚丙烯进行了研究,考察了共混体系的力学性能、结晶行为、结晶形貌、动态力学分析以及低温脆断面形貌。结果表明,弹性体SEBS、POE均对PP具有增韧作用,当SEBS、POE用量分别为20%、25%时完成了"脆韧转变",其中SEBS增韧效果较佳;SEBS、POE作为弹性体加入,使PP的结晶度降低;当SEBS/POE复配增韧PP,且m(PP)/m(SEBS)/m(POE)=70/20/10时,具有协同增韧效应,冲击强度最高;此外,POE在PP/SEBS复配增韧中相当于相容剂,起到了"桥梁"作用。     

核壳分散相增强增韧聚丙烯机理浅析

首先选取POE对PP进行增韧,确定PP/POE二元共混物具备较高的强度和韧性的最佳比例。然后固定PP基体比例为85%,将PP、POE和PE 3种聚合物在一定条件下共混制备一系列三元共混物。借助SEM观察,在PP基体中发现了POE包覆PE的核壳结构分散粒子。通过建立这一系列三元共混物的形态-性能(屈服强度、悬臂梁冲击强度和落锤冲击能)关系,研究PE核相的核壳分散相的增韧机理。此外,通过Wu氏理论的发展进一步比较了二元和三元共混体系的增韧机理。结果表明,单独POE增韧PP能大幅度提升韧性但是会使材料强度降低;核壳结构分散相可使三元共混物的强度和韧性达到基本平衡,在最佳条件下相比原始PP韧性提高约2.5倍。     

原位交联改性PP/POE共混物的等温结晶行为

采用热塑性聚烯烃弹性体(POE)作为增韧材料,以过氧化二异丙苯(DCP)为交联剂制备了PP/POE共混物。利用差示扫描量热仪(DSC)和偏光显微镜(PLM)研究了PP/POE共混物等温结晶行为,并用Avrami方程分析了PP/POE共混物结晶动力学。结果表明,POE的加入能起到异相成核的作用,加快了PP的结晶成核速率。Avrami指数在1.93～3.09,DCP的引入对聚丙烯(PP)的成核与生长机理影响不大,但其原位交联作用阻碍了PP分子链的运动,使得PP结晶速率降低,结晶时间延长。     

弹性体增韧聚丙烯共混体系的研究

用弹性体对聚丙烯(PP)增韧改性,探讨了基体树脂、POE/EPDM、HDPE的用量对共混体系力学性能的影响,并通过扫描电镜观察冲击断面,研究共混物的形态结构。结果表明,用POE橡胶来增韧和用EPDM增韧相比,前者使材料有更好的弯曲强度和弯曲模量;两者对拉伸强度的影响不大;后者使材料的冲击强度较大。     

PP/POE共混物的热行为与晶态结构

采用双螺杆挤出机熔融共混制备了不同组成的聚丙烯(PP)/乙烯-辛烯弹性体(POE)共混物,利用差示扫描量热仪、偏光显微镜和广角X射线衍射系统研究了共混物的热行为与晶态结构。结果表明PP与POE之间具有一定的相容性,POE的异相成核作用提高了共混物中PP的结晶温度和结晶速率,有效地诱导β晶型PP的形成,增大了共混物中α晶型和β晶型PP的晶面表观厚度。另一方面,由于POE与PP之间存在较强的相互作用,POE大分子链使PP分子链的扩散和堆积受阻,从而导致PP/POE共混物总结晶度的降低。     

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℃。     

聚丙烯对SEBS弹性体的改性作用与结晶行为

选用聚丙烯PP-S700,使用密炼机制备了苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)/聚丙烯(PP)弹性体共混材料。通过差示扫描量热法研究了聚丙烯PP在SEBS弹性体中的结晶行为;利用广角X射线衍射初步探讨了聚丙烯PP结晶在SEBS弹性体中的取向性,计算得到了PP的取向度。研究结果表明,SEBS/PP共混材料随着PP含量的增加由弹性体转化为硬弹性体,PP分散相逐渐连接,与SEBS形成双连续相,使材料的力学强度、储能模量显著提高,且降低了因PP的引入而对弹性体断裂伸长率的影响。在SEBS/PP弹性体共混材料中PP的结晶温度、结晶度都会随着SEBS含量的增加而降低。在注塑成型过程中,SEBS/PP弹性体共混材料的大分子链沿注塑成型方向取向。     

POE与HDPE对PP的协同增韧改性

以两种高密度聚乙烯(HDPE)和三种聚烯烃弹性体(POE)为增韧剂,对聚丙烯(PP)进行共混改性,探讨增韧剂结构和含量对PP韧性和流动性能的影响规律,获得了最佳混合比。实验发现:POE和HDPE有增韧效果,POE的效果优于HDPE;但降低其熔体质量流动速率(MFR)。当POE:HDPE:PP为25:15:60时,三元复合体系的简支梁缺口冲击强度为74.21KJ·m~(-2),较纯PP提高了13倍。     

PP/POE共混体系脆韧转变的定量研究

研究了乙烯-1-辛烯共聚物(POE)对两种不同型号的聚丙烯(PP)的增韧情况。结果显示,对不同性质的基体PP,出现脆韧转变所需的弹性体POE含量不同;根据逾渗模型,应用不同的计算公式,定量地求得了两种PP/POE体系分别出现脆韧转变时的临界基体层厚度Tc。     

POE共混增韧二次发泡聚丙烯的力学性能

用单螺杆挤出机制备了不同质量分数的聚烯烃弹性体(POE)共混增韧聚丙烯(PP)预发泡粒料,并用型内二次发泡工艺制备了发泡聚丙烯(FPP)。研究了POE的用量、粒径及分布对FPP的发泡效果和力学性能的影响。结果表明,POE的加入改善了FPP的发泡效果,获得泡径细小均匀的闭孔泡沫结构;POE在基体中呈粒状均匀分布且与PP基体的界面结合良好,显著提高了FPP的冲击韧性,弯曲强度和压缩强度则随POE含量的增加而降低。在研究的范围内,增韧改性FPP的弯曲强度要高于未改性FPP。     

POE/PA共混物性能的分子动力学与介观动力学模拟

为了预测聚烯烃弹性体(POE)与不同聚酰胺(PA6、PA11和PA1010)的相容性及共混物的力学性能和介观形貌,采用分子动力学(MD)和介观动力学(MesoDyn)模拟方法对不同种类的POE/PA共混物进行了研究。结果表明,3种共混体系中PA11/POE共混物的拉伸模量、体积模量及剪切模量都较小,韧性比较好,力学性能和结合能最好;MesoDyn模拟结果表明,PA11与POE相容性最好。本模拟方法可以作为预测聚合物共混物性能的有利工具,也可以为高聚物配方设计提供理论参考。     

聚丙烯/尼龙弹性体复合体系相容性的研究

采用尼龙弹性体(PAE)对PP进行增韧增强改性,同时添加马来酸酐接枝聚丙烯(MPP)来改善PP与PAE的界面相容性。利用扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)等手段及力学性能测试,比较研究了MPP对共混物结晶温度及力学性能的影响。结果表明,PAE适用于PP的增韧改性,且增韧效果取决于三元共混体系中MPP的含量;当所含MPP的质量分数达到3%,共混材料界面相容性好,共混物韧性高。     

DCP用量对PP／EPDM共混物性能和形态的影响

用动态硫化法制备的PP／EPDM共混型热塑性弹性体的性能明显优于直接共混型PP／EPDM热塑性弹性体,这是由于模量低的EPDM柔性长链经化学交联后,强化对PP的增韧效果,而交联后又被扯断细化的EPDM的颗粒,改变了因EPDM相互缠结所导致的熔融粘度大,加工性能差的缺陷。制备PP／EPDM热塑性弹性体的关键是动态硫化,由于PP／EPDM共混物的动态硫化是一个融物理共混、化学引发交联和剪切细化分散为一体的复杂过程,材料的性能除决定于组成、组分性能和化学交联体系外,还强烈依赖于所采用的共混工艺方式及其条件。本章采用过氧化二异丙苯（DCP）作为硫化剂,研究了过氧化物用量对动态硫化PP（K8303）／EPDM共混物性能和形态的影响。     

PP/mPE/SGF复合材料的动态力学性能

茂金属聚乙烯弹性体(mPE)作为一种全新的弹性体品种,特别适合于PP的增韧改性。然而,和其它弹性体一样,mPE的加入不可避免地引起PP的刚性和强度降低。为了补偿因加入弹性体带来的刚性和强度的损失,采用短玻璃纤维(SGF)对PP/mPE共混物进行增强,从而制得PP/mPE/SGF三元共混复合材料。采用滞后测量法,分别对PP/mPE共混物和PP/mPE/SGF三元复合材料的动态力学性能进行了研究。结果表明,这种复合材料具有非常高的动态弹性模量和动态负荷极限。     

高韧性聚乙烯合金的制备与性能

采用氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS)、二元乙丙橡胶(EPR)、三元乙丙橡胶(EPDM)及乙烯-辛烯共聚物(POE),分别与高密度聚乙烯(HDPE)以不同比例在双螺杆挤出机中熔融共混,制备高韧性聚乙烯合金。冲击测试表明,在四种共混物中,HDPE/POE具有较佳的力学性能;Vu-Khanh方程表明,Gi与冲击性能有很好的对应关系;扫描电镜表明,弹性体在HDPE中有很好的分散,橡胶粒径较小,分散均匀;形变区观察显示,纯HDPE为脆性断裂,而HDPE/弹性体断裂表面发生塑性形变,发生剪切屈服,呈明显的韧性断裂。     

汽车薄壁保险杠蒙皮材料特性分析与服役性能研究

目的 优化薄壁保险杠蒙皮材料的力学性能,评价薄壁保险杠蒙皮的服役性能。方法 以纳米碳酸钙(nano-CaCO3)、蒙脱土(MMT)和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)为添加剂对PP进行协同改性。采用双螺杆挤压机制备PP/SEBS/nano-CaCO3和PP/SEBS/MMT共混材料,研究刚性粒子与SEBS对薄壁注塑用聚丙烯(PP)的强韧协同效应。研究无机填料/弹性体协同改性作用对薄壁注塑用聚丙烯结晶行为、力学性能与微观结构的影响规律。建立薄壁注塑用聚丙烯保险杠蒙皮有限元仿真模型,通过多个工况有限元仿真和实验来评价薄壁保险杠蒙皮的服役性能。结果 共混材料的结晶度相比PP/SEBS提高了1.2%~7.3%,结晶温度未产生显著变化;nano-CaCO3质量分数为4%的PP/SEBS/nano-CaCO3综合性能最好。仿真结果表明,薄壁保险杠蒙皮具有较好的服役性能,并且通过实验验证了该评价方法的有效性。结论 薄壁保险杠蒙皮材料可以通过共混改性达到理想的刚韧平衡效果,基于材料性能-成形质量-服役性能的方法为高效设计薄壁汽车保险杠蒙皮提供了新途径。     

超临界CO_2下聚丙烯/乙烯-辛烯共聚物共混物微孔发泡材料的制备

用熔融共混的方法制备了不同含量乙烯-辛烯共聚物(POE)的聚丙烯(PP)/乙烯-辛烯共聚物(POE)的共混物,研究了共混物的相形态和流变性能。用超临界二氧化碳(sc-CO_2)作为物理发泡剂,制备了PP/POE的共混物微孔发泡材料。研究了POE含量、温度和压力对微孔发泡材料泡孔的影响。结果表明,发泡材料平均泡孔尺寸在2~7μm之间,泡孔密度大于109 cm~(-3)。随着POE含量的增加、温度的升高,泡孔直径增大,泡孔密度降低;随着压力的增大,泡孔尺寸先增大后减小,泡孔密度逐渐增大。     

PP和PP/POE交替多层共混物的结构与力学性能

通过微纳层状共挤出技术制备了聚丙烯(PP)和PP/POE交替多层共混物。通过扫描电镜、差示扫描量热分析、动态力学分析以及力学性能测试对比研究了交替多层共混物和PP/POE普通共混物的结构与力学性能的关系。结果表明,与含有相同乙烯-辛烯共聚物(POE)含量的普通共混物相比,交替多层共混物的低温冲击强度(-40℃)、弯曲强度和弯曲模量都得到了明显的提升。由于在交替多层结构中刚性的PP层和韧性的PP/POE层能够相互支撑,使得材料获得了优异的综合性能。     

新型乙-丁共聚弹性体/聚丙烯共混体系的结构形态与力学性能

利用偏光显微镜,X射线衍射仪和动态力学粘弹谱研究了新型乙－丁共聚弹性体（PEB）改性PP的PP／PEB共混物的形态结构,结果表明,在PP／PEB共混物中,两者在非晶区有良好的相互渗透性,PEB阻碍了PP球晶的形成,使其微晶尺寸变小,弹性体PEB的加入,可以明显地起到增韧PP的目的。     

PP/SBS复合材料共混改性及性能研究

分别采用一阶、二阶熔融共混的方法制备出PP/SBS复合材料,研究了该复合材料体系中不同含量的弹性体SBS对PP性能的影响。并通过冲击、拉伸和熔融指数等实验,分析了共混物中SBS的含量对PP的冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率和熔融指数等性能的影响。结果表明:在PP中加入了不同含量的弹性体SBS,对其各种性能的影响均不相同,通过对比一阶和二阶共混工艺的性能,还得到二阶共混比一阶共混工艺性能好;同时得到在基体PP中加入15%的SBS,其综合性能最好,并且还大大改善了PP的冲击强度和韧性,使其性能得以提高。