模压成型的杨木纤维/高密度聚乙烯复合材料蠕变性能和蠕变模型

采用长为850~2 000 μm的杨木纤维(PWF)增强高密度聚乙烯(HDPE), 利用模压成型法制备了PWF/HDPE复合材料, 对其进行了弯曲力学性能测试、无缺口简支梁冲击强度测试、24 h弯曲蠕变-24 h回复性能测试、1 000 h蠕变性能测试及蠕变后残余弯曲力学性能测试, 并利用两参数指数模型、Findley指数模型及四元件Burgers模型拟合蠕变曲线。结果表明: PWF/HDPE复合材料的弯曲强度为21.14 MPa, 弹性模量为2.31 GPa, 无缺口冲击强度为6.77 kJ/m2;24 h形变为0.803 mm, 24 h回复率为78.46%, 蠕变后弯曲强度下降了6.45%, 而弹性模量增加了8.95%;1 000 h形变为0.809 mm, 蠕变后弯曲强度保留了72.35%, 弹性模量增加了10.67%;3种模型中, 四元件Burgers模型拟合PWF/HDPE复合材料蠕变性能的效果较好。      

HIPS/HDPE共混物的动态黏弹行为与相形态

采用动态流变测试和扫描电子显微镜技术,考察高抗冲聚苯乙烯(HIPS)/高密度聚乙烯(HDPE)共混物的动态黏弹行为与相形态,对比1%(质量分数,下同)的纳米和微米CaCO_3对HIPS/HDPE(30/70)不相容共混物的增容效果。结果表明:当HDPE小于30%时,HIPS/HDPE共混物在低频区的复数黏度和储存模量均显示出明显的正偏差,而当HDPE大于30%时,则呈现负偏差;前者与HDPE和PB粒子间的相互作用相关,而后者归因于HDPE基体与PS分散相之间较弱的界面相互作用。当HIPS为基体时,HDPE分散相粒子呈现较宽的尺寸分布;而当HDPE为基体时,PS分散相呈现双模尺寸分布,对应于两种不同类型的PS分散相粒子的存在。1%的纳米CaCO_3对HIPS/HDPE(30/70)不相容共混体系起到了一定的增容效果,CaCO_3纳米粒子主要位于HIPS/HDPE相界面以及HDPE连续相内;而微米CaCO_3对该共混体系仅起到了增黏而非增容作用,CaCO_3微米粒子仅位于HDPE连续相内。     

高密度聚乙烯共混物的抗冲击强度与熔体流动速率EI北大核心CSCD

制备了4种高密度聚乙烯(HDPE)HDPE 8916/5000S、HDPE 9641/5000S、HDPE 5306/5000S和HDPE 8916/6003T共混物,并测试其缺口冲击强度σin和熔体流动速率(MFR),探讨了两者之间的关系。结果表明,随着MFR的增加,缺口冲击强度逐渐下降,两者之间符合指数衰减规律。而其中HDPE 5306/HDPE5000S的σin-MFR曲线与坐标轴之间包围的面积最大,比其它3种共混物更容易实现同时满足冲击强度和流动性的要求。文中还对HDPE 5306/HDPE5000S共混物用乙烯-辛烯共高聚物(POE)进行增韧改性。结果表明,当HDPE 5306/HDPE5000S/POE的质量比为28.5/66.5/5时,缺口冲击强度达到42.88 kJ/m2,高于HDPE 5306/HDPE5000S(30/70,质量比,下同)时的28.16 kJ/m2,而POE增韧后共混物的MFR为2.64 g/10min(230℃,2.16kg),比HDPE 5306/HDPE5000S(30/70)时的MFR值2.55g/10min(230℃,2.16kg)高。     

高密度聚乙烯共混物的抗冲击强度与熔体流动速率

制备了4种高密度聚乙烯(HDPE)HDPE 8916/5000S、HDPE 9641/5000S、HDPE 5306/5000S和HDPE 8916/6003T共混物,并测试其缺口冲击强度σin和熔体流动速率(MFR),探讨了两者之间的关系。结果表明,随着MFR的增加,缺口冲击强度逐渐下降,两者之间符合指数衰减规律。而其中HDPE 5306/HDPE5000S的σin-MFR曲线与坐标轴之间包围的面积最大,比其它3种共混物更容易实现同时满足冲击强度和流动性的要求。文中还对HDPE 5306/HDPE5000S共混物用乙烯-辛烯共高聚物(POE)进行增韧改性。结果表明,当HDPE 5306/HDPE5000S/POE的质量比为28.5/66.5/5时,缺口冲击强度达到42.88 kJ/m2,高于HDPE 5306/HDPE5000S(30/70,质量比,下同)时的28.16 kJ/m2,而POE增韧后共混物的MFR为2.64 g/10min(230℃,2.16kg),比HDPE 5306/HDPE5000S(30/70)时的MFR值2.55g/10min(230℃,2.16kg)高。     

纳米MgO/高密度聚乙烯复合材料的性能

通过熔融共混法制备了纳米MgO/高密度聚乙烯(nano-MgO/HDPE)复合材料, 并对该复合材料的力学性能进行了测试, 用SEM对nano-MgO在nano-MgO/HDPE复合材料中的分散情况进行了观测, 通过紫外可见光谱研究了复合材料的紫外屏蔽性能, 通过TG研究了复合材料的热稳定性, 通过DSC研究了复合材料的结晶性能。结果表明:虽然nano-MgO的引入使HDPE的热分解温度有所降低, 但nano-MgO的引入提高了HDPE的冲击强度、弯曲强度及紫外屏蔽性能。当nano-MgO含量为2wt%时, nano-MgO/HDPE复合材料的冲击强度比纯HDPE高14%。当nano-MgO含量为4wt%时, nano-MgO/HDPE复合材料的弯曲强度比纯HDPE高18%。nano-MgO在nano-MgO/HDPE复合材料中的分散均匀, 且nano-MgO的引入可以促进HDPE的结晶。      

循环挤出加工对木粉/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

考察了高密度聚乙烯(HDPE)基木塑复合材料(WPC)在经过挤出机7次循环挤出后性能的变化情况,并加入抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010),研究了1010在循环加工过程中对材料性能的影响。实验结果表明,WPC的力学性能会随着加工次数增加明显下降,弯曲、拉伸和冲击强度分别下降约16%、20%和25%。WPC的结晶度则先降低后上升,储能模量和复数黏度都会不同程度地降低,热重分析则显示填充相木粉和基体HDPE都只发生了有限降解。而1010的加入使WPC的弯曲和拉伸强度略有降低,但会使冲击强度升高3%~7%,使WPC的结晶度提高1%~8%,使WPC的吸水率增大1.5%~7%。     

纳米CaCO_3对CPE/ACR共混增韧PVC力学性能的影响

研究了纳米碳酸钙(CaCO_3)对氯化聚乙烯(CPE)/丙烯酸树脂(ACR)/聚氯乙烯(PVC)共混体系力学性能的影响,并通过动态机械热分析(DMA)和扫描电子显微镜(SEM)对共混体系的力学松弛行为、纳米CaCO_3在CPE/ACR/PVC共混体系中的分散状态及共混体系的断面形貌特征进行了表征。结果表明,纳米CaCO_3能够显著提高CPE/ACR/PVC共混体系的冲击性能,而不降低共混体系的强度。加入纳米CaCO_3后,共混体系的低温损耗(tanδ)峰强度显著增大,并且与冲击强度的变化具有很好的对应性。SEM观察发现,8 phr纳米CaCO_3可在CPE/ACR/PVC基体中形成纳米尺度的均匀分散,加入过多纳米CaCO_3则会出现明显的团聚。     

滑石粉/碳酸钙增强增韧高密度聚乙烯的研究

采用熔融共混法制备HDPE复合材料,研究了talc和(或)CaCO3的添加量对HDPE复合材料力学性能的影响。结果表明,将滑石粉和碳酸钙共复合时,可以同时发挥片状滑石粉的增强作用和近球状碳酸钙的增韧作用;当无机粉体的添加量为30%时,HDPE/talc/CaCO3共混复合体系的拉伸强度提高了29.9%,冲击强度提高了56.1%,弯曲强度提高了40%。     

联苯型液晶聚氨酯增韧改性环氧树脂的制备与性能

合成了联苯型液晶聚氨酯(LCPU),并以其为增韧剂对环氧树脂(EP)进行增韧改性,研究了LCPU含量对LCPU/EP复合材料力学性能的影响。利用X射线衍射、动态粘弹谱仪、扫描电镜等手段对LCPU/EP复合材料的动态热力学性能及断裂面的微观形貌进行了研究。结果表明,LCPU的加入可使LCPU/EP复合材料的冲击强度提高2倍～3倍,弯曲强度增加了40%～60%,材料的玻璃化转变温度(Tg)及储能模量(E′g)也有很大程度的提高。     

次磷酸铝对木粉/高密度聚乙烯复合材料阻燃及力学性能的影响

以次磷酸铝(AHP)为阻燃剂对高密度聚乙烯(HDPE)基木塑复合材料进行阻燃改性。采用锥形量热、垂直燃烧、极限氧指数(LOI)系统评价复合材料的阻燃性能。通过拉伸强度、无缺口冲击强度、弯曲强度等测试,探讨了复合材料的力学性能。并通过热失重分析、扫描电镜对AHP阻燃木粉/HDPE(WF/HDPE)复合材料的机理进行分析。结果表明,AHP、木粉(WF)及WF中的结合水构成膨胀阻燃体系,AHP质量分数为30%时,WF/HDPE复合材料达到垂直燃烧V-0级别,LOI值达到25.5%,阻燃性能显著提高。AHP的加入使WF/HDPE复合材料的力学性能有所下降。     

羧化聚乙烯蜡改善HDPE/CaCO_3填充体系流变性能的研究EI

采用以马来酸酐接枝改性的聚乙烯齐聚物作为HDPE/CaCO_3填充体系的流动改性剂,通过对试样的显微分析、红外分析、流变性能测试以及机械性能测定,表明该接枝改性的聚乙烯齐聚物促进了CaCO_3在HDPE中的均匀分散,显著改善了HDPE/CaCO_3填充体系的熔体流动性,同时也提高了该复合材料的机械性能,     

微波辐照增韧高密度聚乙烯共混材料的研究

采用自行设计的聚合物微波辐照装置，研究微波辐照对填充高密度聚乙烯共混材料力学性能的影响。结果表明，微波辐照能在不影响材料刚性的基础上，提高材料的韧性和断裂伸长率，炭黑、钛酸铅锆（PZT）、碳酸钙填充的高密度聚乙烯经微波辐照后在保持屈服强度基本不变的情况下断裂伸长率分别提高了270％、100％、41％。透射红外光谱（FT－IR）、光电子能谱（ESCA）和扫描电镜（SEM）分析表明，微波辐照对以微波导体为填料的高密度聚乙烯的增强是界面化学反应和物理浸润协同作用的结果；微波对介电材料为填料的高密度聚乙烯的增强主要是物理浸润的结果。微波辐照对不同填料填充高密度聚乙烯的界面相互作用的强弱顺序为：微波导体＞磁性材料＞介电材料。     

无机填料对木粉/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

目的考察无机填料的种类、粒径以及添加量对PF/HDPE复合材料力学性能和热稳定性的影响。方法以杨木纤维(PF)、高密度聚乙烯(HDPE)、BaSO4、CaCO3、云母粉为原料,采用熔融共混和注塑成型的方法制备PF/HDPE复合材料,进行力学、热重、扫描电镜测试分析。结果3种无机填料均改善了PF/HDPE复合材料力学及热稳定性能,填充CaCO3获得的复合材料性能优于填充BaSO4、云母粉获得的复合材料,并且随着填料颗粒粒径的减少,改善效果增强。填料的添加量需要保持在一定范围内,添加量过低或过高均会造成性能下降。结论添加CaCO3(质量分数为9%,3000目)制备的PF/HDPE复合材料具有最佳的力学及热稳定性。     

碳酸钙刚性粒子增韧HDPE的影响因素

本文系统地研究了碳酸钙粒子用量、粒径大小、偶联剂用量和基材韧性等诸多因素对HDPE/CaCO_3体系冲击强度的影响。结果表明,(1)刚性粒子增韧与弹性体增韧不同,它要求基材本身具有一定的冲击韧性(即基材具有一定塑性形变的能力);(2)碳酸钙粒子的用量有一临界值,只有当用量大于此临界值时才有明显的增韧作用;(3)除了基材韧性和临界用量外,粒径大小也是碳酸钙增韧的决定因素,粒径越小,增韧效果越好,临界用量也越低,当粒径较大时,碳酸钙不再有明显的增韧作用;(4)偶联剂用量有一最佳值。此外,本文还比较了弹性体(EPDM)与碳酸钙粒子对HDPE刚性的影响。     

CaCO3/UP体系及CaCO3-GF/UP体系的流变特性及界面效应

本文由钛酸酯处理的CaCO₃/UP体系的流变特性,讨论了CaCO₃在体系中的分散状态;探讨了CaCO₃-GF/UP体系的流变特性及GF的分散结构,以及在CaCO₃表面的偶联剂对CaCO₃-GF/UP体系流变特性的界面效应。      

CaCO3刚性粒子增韧HDPE的脆韧转变研究

研究了ＨＤＰＥ／ＣａＣＯ３增充体系中ＣａＣＯ３表面处理，粒径，含量及其体树脂分子量，结晶性与其材料缺口冲击强度，产生脆韧转变现象及其体晶态结构间的关系。结果表明，该共混体系中界面应力的应变诱导致结晶作用及其所引起的基体中伸展链晶体络结构的形态是该材料实现脆韧转变的重要原因。     

填充HDPE复合材料基体结晶形态的控制因素

本文以HDPE/玻璃微珠和HDPE/CaCO₃体系为研究模型,通过扫描电镜、红外光谱、偏光显微、小角激光散射和材料力学性能实验等方法考察了这两种体系的界面粘结性、填料含量、粒径及试样成型冷却速率等与其材料性能及基体结晶形态变化间的关系。实验结果表明;在复合材料试样成型过程中,因基体树脂冷却收缩而产生的界面应力可干扰基体中球晶的生长环境,应变诱导填料颗粒周围基体树脂的结晶,促使其表面伸展链晶体结构的形成,并由此而明显改变了复合材料的耐热性;复合材料的界面粘结性是产生这种应变诱导作用,并控制异相结晶的关键。     

HOPE/CaCO_3共混物中的“芯-壳”模型

经磷酸酯偶联剂处理的碳酸钙粒子表面沉积一层烷基磷酸钙盐,其与高密度聚乙烯(HDPE)熔融共混时相互作用形成柔性界面层。将栗性界面层看成碳酸钙的壳,碳酸钙粒子看成芯,笔者建立了碳酸钙的“芯-壳”模型,该模型得到了电子显微镜和拉伸实验的证实。本文还分析了碳酸钙芯-壳内外的应力分布,结果表明,界面粘接和壳层厚度对HDPE/CaCO_3共混物的刚性和韧性具有重要影响。     

高密度聚乙烯/顺丁橡胶共混物的耐环境应力开裂性的研究

用定应变方法和定拉力方法研究了高密度聚乙烯(HDPE)及其共混物的耐环境应力开裂性(ESCR)。结果表明,丁基橡胶(IIR)和顺丁橡胶(BR)都可以提高HDPE的ESCR。对HDPE/橡胶二元共混物,BR的效果不如IIR。在改性剂DX-2或DX-3存在下,HDPE/BR共混体系的ESCR有大幅度提高,三元共混物在初始应力强度因子K_0为0.2MPam~1/2时,断裂时间可达到HDPE断裂时间的4倍左右,断面形貌的扫描电镜照片呈网孔状,表明断裂过程具有韧性特点。