表面功能化纳米SiO2的制备及其在溶液聚合丁苯橡胶-顺丁橡胶中的应用

采用液相原位修饰技术,制备了表面接枝有机硅烷的纳米SiO₂(HB-2200)、表面接枝氨基的纳米SiO₂(HB-2205N)、表面接枝不饱和双键的纳米SiO₂(HB-2205D)、表面接枝氨基和双键的纳米SiO₂(HB-2205ND)。利用TEM、SEM、流变仪对纳米SiO₂/溶液聚合丁苯橡胶-顺丁橡胶(SSBR-BR)复合材料的结构和性能进行表征。结果表明:与未改性的纳米SiO₂相比,表面功能化纳米SiO₂与橡胶基体相容性改善,Payne效应降低,纳米SiO₂之间的相互作用减弱,其在SSBR-BR复合材料中的分散性提高。HB-2200/SSBR-BR复合材料的混炼扭矩降低了35.7%,混炼能耗降低了15%,结合胶含量增加,填料/橡胶之间的界面结合作用增强,拉伸强度提高了60%。动态热力学和磨耗性能分析表明:纳米SiO₂表面引入可反应性双键(HB-2205D),使HB-2205D/SSBR-BR复合材料的抗湿滑性能提高了40%,滚动阻力降低了43%。纳米SiO₂表面接枝可反应性双键,可在不牺牲HB-2205D/SSBR-BR复合材料耐磨性能的基础上,降低其滚动阻力,提高其抗湿滑性能,为高性能轮胎的制备提供基础原材料。      

表面改性纳米SiO2增强木质纤维/聚氯乙烯复合材料性能

SiO₂粒子经偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）表面改性后,与木质纤维、聚氯乙烯（PVC）及其它助剂通过熔融混炼制备改性SiO₂-木质纤维/PVC复合材料,用FTIR、SEM和同步热分析仪（STA）对SiO₂粒子和SiO₂-木质纤维/PVC复合材料的结构与性能进行测试与表征。FTIR分析表明,SiO₂粒子表面接枝了KH550的特征官能团,KH550成功地接枝到SiO₂粒子表面;SEM分析表明,改性纳米SiO₂粒子能在木质纤维/PVC复合材料中均匀分散,其粒径在100 nm左右;添加改性的SiO₂粒子后,木质纤维和PVC结合更加紧密,孔洞间隙减少。纳米SiO₂质量分别占木质纤维质量的10%、8%和10%时,SiO₂-木质纤维/PVC复合材料的弹性模量、拉伸强度、冲击强度分别达到最优值4.66 GPa、31.12 MPa和4.11 kJ/m²,与未添加SiO₂的复合材料相比分别提高了50.29%、28.91%和16.65%。     

改性纳米SiO2/硅橡胶复合材料的制备及性能

为提高纳米SiO₂在硅橡胶（SR）基体中的分散性及两相间的界面结合力,设计以羟基硅油（HSO）和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）为纳米SiO₂的表面封端改性剂,并将改性SiO₂与双组份加成型液体SR复合得到改性纳米SiO₂/SR复合材料。通过一系列表征手段对改性纳米SiO₂的形貌结构及其在乙醇中的分散性等进行分析,研究了改性纳米SiO₂对纳米SiO₂/SR复合材料的断面形貌、力学性能及热稳定性的影响。结果表明:KH570成功接枝到纳米SiO₂表面并与SR基体间形成化学键。当HSO协同KH570改性纳米SiO₂时,可有效改善纳米SiO₂在SR基体中的分散性能及纳米SiO₂与SR两相间的界面结合性能,并显著提高纳米SiO₂/SR复合材料的力学性能和热稳定性。将SiO₂∶HSO∶KH570以质量比为2.0∶0.2∶0.6处理的改性纳米SiO₂粒子,得到的改性纳米SiO₂/SR复合材料起始热分解温度提高了230℃。当SiO₂∶HSO∶KH570质量比为2.0∶0.2∶0.45时,改性纳米SiO₂/SR复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了约1倍。      

纳米SiO2分散性对SiO2/LDPE纳米复合材料直流介电性能的影响

SiO₂/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料的介电性能与纳米SiO₂在LDPE基体中的分散性密切相关。为研究室温下拉伸处理对纳米SiO₂颗粒在LDPE基体中分散性的作用机制,本文选取7 nm粒径的疏水型纳米SiO₂与LDPE熔融共混制备SiO₂/LDPE纳米复合材料。将制备好的纳米复合材料经过三次拉伸处理,利用SEM、DSC表征纳米粒子的分散性及复合材料的结晶度,利用热刺激电流法(TSC)测试分析复合材料的陷阱能级和陷阱密度。通过对纳米复合材料的空间电荷,电导电流,直流击穿强度进行实验测试,研究了拉伸对纳米粒子分散性的影响及其所导致的直流介电性能的改变。结果表明室温下拉伸有助于纳米粒子的分散,使纳米SiO₂粒子的团聚尺寸从200 nm左右缩减到100 nm左右;但拉伸会破坏LDPE的结晶结构,劣化其性能;通过掺杂纳米SiO₂引入深陷阱能级可以改善LDPE的直流介电性能。经过拉伸的SiO₂/LDPE的空间电荷积累得到...     

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。      

纳米SiO2接枝硬脂酸甘油酯型流滴剂/辐照聚乙烯复合材料的制备及其性能

通过表面接枝技术将硬脂酸甘油酯型流滴剂（B）接枝到纳米SiO₂（nano SiO₂）表面,制得了nano SiO₂接枝B的接枝物（nano SiO₂-g-B）;将nano SiO₂-g-B与预辐照聚乙烯（ir-LLDPE）熔融挤出接枝,制备了nano SiO₂-g-B/ir-LLDPE复合材料。利用FTIR、SEM、DSC和加速流滴等对材料的结构和性能进行了表征。结果表明：nano SiO₂-g-B/ir-LLDPE复合材料的熔融温度和结晶温度降低,其力学性能较ir-LLDPE没有较大的变化;与普通共混的方法相比,nano SiO₂接枝流滴剂方法制备的nano SiO₂-g-B/ir-LLDPE复合材料薄膜的流滴期最高可延长6天,达到25天,是相同条件下普通商用流滴剂薄膜的1.47倍。     

蒙脱土-SiO2/低密度聚乙烯复合材料结晶行为及电树枝化特性

为了进一步改善低密度聚乙烯（LDPE）的耐电树枝化性能,以有机化蒙脱土（MMT）和表面改性的SiO₂为纳米填料,采用熔融共混法制备了MMT-SiO₂/LDPE多元复合材料。利用FTIR表征了纳米填料与LDPE基体间分子链相互作用。研究了纳米MMT和SiO₂对LDPE结晶行为、结晶形态及耐电树枝化性能的影响。结果表明：纳米MMT和SiO₂均通过改性剂长链与LDPE基体分子链以物理纠缠的形式混合在LDPE中。纳米SiO₂异相成核形成小的晶体结构,与分散在无定形区的纳米MMT均对电树枝的发展具有阻挡作用,二者相互协同使MMT-SiO₂/LDPE多元复合物材料中电树枝的发展路径更加曲折,因此MMT-SiO₂/LDPE多元复合物材料耐电树枝性能优于MMT/LDPE和SiO₂/LDPE复合材料。     

纳米SiO2/聚苯硫醚和SiO2-玻璃纤维/聚苯硫醚复合材料的性能

利用纳米SiO₂改性聚苯硫醚（PPS）树脂及玻璃纤维（GF）/PPS复合材料,探究纳米SiO₂对PPS树脂及GF/PPS复合材料性能的影响规律。采用熔融共混工艺制备纳米SiO₂/PPS树脂,并采用热压成型方法制备纳米SiO₂-GF/PPS复合材料,利用SEM、DSC、DMA和力学测试表征不同纳米SiO₂含量的SiO₂/PPS和SiO₂-GF/PPS复合材料。结果表明：纳米SiO₂通过熔融共混工艺能够均匀分散在PPS基体中,并提高PPS结晶度和弯曲性能。添加1wt%纳米SiO₂有效提高了GF/PPS复合材料的力学性能：层间剪切强度提高49.4%,弯曲强度提高30.6%,弯曲模量提高14.6%。纳米SiO₂的添加可以提高GF/PPS复合材料的玻璃化转变温度,同时纳米SiO₂能够改善树脂基体韧性并阻碍裂纹的扩展。     

纳米SiO2改性竹纤维/乙烯基树脂复合材料界面相容性

以乙烯基树脂(VE)为基体,竹纤维(BF)为增强材料,通过偶联剂KH602对纳米SiO₂进行改性处理,并利用改性后纳米SiO₂分别对竹纤维和树脂进行改性处理,采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)制备了BF/VE复合材料。采用FTIR、SEM对改性后纤维和树脂的表面物理化学状态进行表征,结果表明:改性纳米SiO₂成功化学接枝到竹纤维表面且分散到树脂基体中,改性纳米SiO₂在BF1/VE0.5 (用1.0wt%改性纳米SiO₂改性纤维和0.5wt%改性纳米SiO₂改性树脂)复合材料中分散更为均匀;采用力学试验机和SEM对复合材料力学、断口和表面形貌进行分析,考察改性纳米SiO₂的添加量对BF/VE复合材料力学性能、界面性能的影响。结果表明:BF1/VE0.5复合材料的拉伸、弯曲及冲击强度分别达到最大值49.0 MPa、70.6 MPa和150.4 J/m,与未处理的复合材料相比分别提高了18.9%、26.1%、70.7%。此外,还初步探讨了改性纳米SiO₂的界面增强机制。      

不同碳链长度的硅烷偶联剂对纳米SiO2改性研究

使用不同碳链长度的硅烷偶联剂(甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷)分别对纳米SiO₂进行改性。采用FTIR、XPS、XRD、TGA等表征方法研究了SiO₂粒子改性前后的化学结构和接枝率;采用激光粒度测试和TEM研究了纳米SiO₂颗粒的粒径分布和微观形貌;采用沉降实验和接触角观察了纳米SiO₂粒子的水中分散性状态及其亲疏水性能。结果表明,硅烷偶联剂成功接枝在了纳米SiO₂颗粒表面。随着硅烷偶联剂碳链长度的增加,改性后SiO₂平均粒径呈现先减小后增大的趋势,团聚现象减弱。经十六烷基三甲氧基硅烷改性的纳米SiO₂颗粒接触角从11.7°提高至108.2°,由亲水性转变为疏水性。     

Surface structure,grafted chain length,and dispersion analysis of PBT prepolymer grafted nano-silica

Dispersion of nano-particles plays a key role in preparing high-performance nano-composites. Steric hindrance stability mechanisms can be applied to improve the dispersibility and stability of nano-particles. The steric hindrance layer can be established when graft polymerization of PBT prepolymer is performed onto the surface of nano-particles. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) characterization revealed the chemical linkage between nano-silica and the grafted prepolymer. Based on XPS and thermal gravimetric analysis (TGA), it is conjectured that the grafted PBT prepolymer was mainly distributed on the surfaces of nano-silica. From transmission electron microscopy (TEM) images the polymer coverage can be observed. System vacuum played an important role in determining the graft amount and the length of the grafted chains. The relationship between vacuum and chain length was investigated by calculating and TGA. The lower the vacuum, the more the weight loss, and thus the longer the grafted chains. Sedimentation experiments and atomic force microscope (AFM) characterization showed that the grafted nano-silica prepared under the vacuum of 3.9 kPa had the best dispersibility and could disperse homogeneously in tetrachloroethane. Under these conditions, the length of the grafted molecule chains was approximately, 16 units.     

PP/碳纳米管复合材料的制备及电性能

采用原子转移自由基(ATRP)活性聚合方法在多壁碳纳米管(MWNT)表面接枝丙烯酸丁酯聚合物(PBA),并以此对聚丙烯(PP)进行改性。红外光谱(FT-IR)及透射电子显微镜(TEM)测试结果表明,采用ATRP法成功地将PBA接枝到多壁碳纳米管(MWNT)表面。对PP/MWNT复合材料电性能研究表明,MWNT-PBA的添加比MWNT-COOH更能降低复合材料的电阻率。MWNT-PBA的加入可使PP从绝缘材料转变为抗静电材料。MWNT-PBA和MWNT-COOH加入PP都能提高材料的电性能,而MWNT-PBA比MWNT-COOH的作用更加明显。     

Modification of properties of rayon fibre by graft copolymerization with acrylic monomers

The change in rayon fibre properties due the grafting polymerization of methyl metacrylate (MMA) and butyl acrylate (BA) was investigated. The formation of rayon-g-PMMA or PBA was confirmed by FTIR spectroscopy, X-ray analysis, and TGA. The adhesion to PMMA and epoxy resin matrixes was determined using the microdrop technique. The PBA or PMMA grafting on the fibre led to lower mechanical properties than the ungrafted rayon fibre. However, the grafted rayon had better thermal properties than the ungrafted rayon and a shift of the decomposition temperature of the rayon was observed. The PMMA grafted to rayon improved the interfacial adhesion when PMMA was used as matrix (microdrop technique). The grafted polymer (PBA or PMMA) restricted the “wetting” of the fibre when epoxy resin was used as matrix and lowering the adhesion in comparison with ungrafted rayon fibre.     

水悬浮体系中三单体接枝聚丙烯的改性

在水悬浮体系中,经自由基引发聚丙烯(PP)与马来酸酐(MAH)、苯乙烯(ST)及丙烯酸丁酯(BA)接枝聚合制备接枝产物(PP-g-PMSB),同时体系中产生了非接枝的聚合物(PMSB′)。结果表明,随单体含量增加,接枝率和PMSB′含量升高,且在接枝率高于5.25%时出现微量凝胶。三单体以长支链形式接枝到PP主链上,随接枝率的增加,PP-g-PMSB热稳定性和极性提高,熔体流动速率减小。接枝率5.50%时,PP-g-PMSB水接触角为79.52°;PMSB′含量3.25%时,水接触角降低至69.62°。     

PP/PA1010共混物的形态结构及力学性能的研究

利用红外光谱、扫描电子显微镜和力学测试等方法, 甲基丙烯酸环氧丙酯熔融接枝聚丙烯ＰＰ－ｇ－ＧＭＡ对不同组成的ＰＰ／ＰＡ１０１０共混物形态结构和力学性能的影响。     

低填充SiO_2/聚丙烯纳米复合材料的拉伸特性

通过对纳米 Si O2 辐照接枝聚合改性 ,结合熔融共混工艺制备了低填充 Si O2 / PP纳米复合材料。发现在一定拉伸速度和粒子含量下 ,经辐照改性的 Si O2 / PP纳米复合材料韧性得到显著提高 ,同时强度也有所增加。随拉伸速度的升高 ,纳米复合材料的模量和强度逐渐增大 ,而韧性则随之下降。断面扫描电镜观察表明 ,改性纳米粒子填充复合材料韧性提高的机理以空化和基体大面积剪切屈服为主     

纳米SiO_2表面处理对MC尼龙复合材料结构与性能的影响

为提高MC尼龙的综合性能,采用KH-550硅烷偶联剂处理纳米SiO2,根据阴离子聚合反应制备MC尼龙SiO2纳米复合材料,探讨了表面处理纳米SiO2与熔体的作用机理,并进行复合材料的结构表征与性能测试.研究表明：纳米SiO2表面包覆硅烷偶联剂,其有机官能团氨基进攻聚合反应体系中酰亚胺结构的羰基,两者通过化学键实现界面结...     

ATRP法在纳米SiO_2表面接枝PBA及其对PVC的改性

采用原子转移自由基聚合法(ATRP)在纳米二氧化硅(SiO2)粒子表面接枝聚丙烯酸丁酯(PBA),并以此对聚氯乙烯(PVC)进行改性。红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)及力学性能等测试结果表明,所制备的SiO2-g-PBA纳米复合粒子在PVC中分散均匀,使PVC/SiO2-g-PBA复合材料的缺口冲击强度及拉伸强度均明显高于PVC及PVC/SiO2复合材料。当SiO2-g-PBA纳米复合粒子的质量分数为5%时,PVC/SiO2-g-PBA复合材料的冲击强度达到9.5kJ/m2,较纯PVC提高了280%,同时拉伸强度也有一定的提高,达到了65.3MPa。     

尼龙66/SiO2纳米复合材料的界面结构及其对材料力学性能的影响

采用熔融共混的方法在双螺杆挤出机上制备出尼龙66/SiO2纳米复合材料,并利用红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)以及透射电子显微镜(TEM)对尼龙66/SiO2的界面进行了分析,结果发现,在熔融共混过程中经过表面改性的SiO2能够和尼龙66基体发生相互作用,形成一种基于共价键和氢键连接的界面层结构。力学性能测试结果表明这种界面结构的形成有利于纳米复合材料拉伸强度的提高。但对材料缺口冲击强度的影响并不明显。     

异氰酸酯接枝改性淀粉/聚碳酸亚丙酯共混物及性能

为提高淀粉(Starch)与聚碳酸亚丙酯(PPC)的界面作用力,在淀粉颗粒与PPC复合时加入二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI),进行反应性共混改性,通过FTIR、DSC、TGA、SEM、拉伸测试等手段对共混物进行表征,验证了接枝作用的发生,同时讨论了在熔融状态下,MDI对共混物接枝改性的作用效果.结果表明:有PPC大分子接枝到淀粉颗粒表面上.正是接枝的PPC在两相间充当兼容剂,提高了其相容性,增强了PPC相与淀粉颗粒之间的界面粘接力,使得形态结构稳定化,从而使得力学性能和热稳定性得到有效改善.