聚丙烯/硬石膏复合材料的非等温结晶动力学

采用DSC研究了聚丙烯(PP)及聚丙烯/硬石膏复合材料的非等温结晶动力学,对所得数据用修正Avrami方程的Jeziorny法和Mo法进行处理。结果表明:硬石膏的加入提高了PP的结晶温度Tp和结晶速率,降低了结晶活化能ΔE,使实际降温速率下PP更易结晶。同样的含量下,经铝酸酯偶联剂改性硬石膏使PP结晶速率加快,但ΔE有小幅上升。研究表明,硬石膏有异相成核作用,填加20%时异相成核多于填加10%时,铝酸酯偶联剂的改性对该作用无明显影响。     

聚丙烯接枝马来酸酐改性纳米ZnO/聚丙烯复合材料的成核结晶行为及力学性能

采用熔融共混法制备了nano-ZnO/聚丙烯(PP)复合材料,研究了相容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-gMAH)的加入对nano-ZnO/PP复合材料的成核结晶行为、晶体结构、结晶形态以及力学性能的影响。结果表明,低添加量(质量分数小于5%)的nano-ZnO对PP有较好的β晶成核效应,而当其质量分数大于5%时,nano-ZnO对PP结晶有明显的异相成核作用,使PP结晶温度大幅度提高,PP结晶在(040)晶面呈现生长择优性;PP-gMAH的加入增强了nano-ZnO粒子与PP基体之间的界面相互作用,改善了纳米粒子的分散性,促进了PP基体的异相成核,提高了nano-ZnO/PP复合材料的拉伸强度和冲击强度,但却抑制了nano-ZnO诱导PP生成β晶。nano-ZnO/PP复合材料体系中因界面相互作用改善所致的韧性提高明显强于nano-ZnO诱导PP形成β晶的增韧效应。     

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。     

纳米金刚石/PP复合材料的非等温结晶行为

采用熔融共混的方法制备了纳米金刚石/聚丙烯(PP)复合材料,并研究了纳米金刚石在非等温条件下对PP非等温结晶动力学和结晶形态的影响。用Jeziorny法和Mo法对非等温结晶动力学分析发现,添加适量的纳米金刚石,提高了PP的结晶峰值温度Tp,加快了结晶速率。当纳米金刚石添加量为1%时,复合材料的Avrami速率常数(Zt)最大,结晶速率[F(T)]和半结晶时间(t1/2)最小。偏光显微镜观察结晶形态发现,纳米金刚石/PP复合材料的晶粒尺寸减小,结晶完善程度有所下降。复合材料的结晶活化能随着纳米金刚石含量的增加呈现先减少后增加,当纳米金刚石含量为3%时,复合材料的结晶活化能达到最低值21.08kJ/mol。     

纳米Al2O3/玻璃纤维/聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料非等温结晶行为研究--(Ⅱ)结晶动力学

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了纳米A l2O3粒子对纳米A l2O3/GF/PBT复合材料非等温结晶动力学的影响。结果表明,纳米粒子含量约为1.5%时,在降温速率较低的情况下,结晶速率Zc值明显增加,半结晶时间t1/2值明显减小;相对结晶度较低时,纳米粒子对F(T)值和a值的影响较大。同时,对复合材料的结晶活化能和纳米粒子成核活性的定量研究表明,含量约为1.5%的纳米A l2O3粒子的异相成核活性较强,此时复合材料的结晶活化能较小。     

PP-g-MMA对PP/W力学性能和非等温结晶的影响

考察了增容剂聚丙烯接枝甲基丙烯酸甲酯(PP-g-MMA)对聚丙烯/硅灰石(PP/W)复合材料力学性能和非等温结晶行为的影响。用Avrami、Oza-wa、Mo、Dobreva、Kissinger等方法对非等温结晶的数据进行分析:ΔGca、ε、n、α参数表明,W自身有较强的异相成核活性,且会改变PP的结晶成核和生长机理;Kc、t1/2、F(T)、Tp、Xc参数表明,W的填充和PP-g-MMA的掺入,均会提高PP的结晶速率;ΔE和ε表明,W还起着阻碍PP大分子链或链段运动的作用,而PP-g-MMA则会进一步增强这种阻碍作用。由于PP-g-MMA的掺入,PP/W复合材料的刚性、强度和韧性均得以提高。     

PP/石墨微片复合材料的制备和性能

分别使用天然石墨用插层-还原法制备膨胀石墨微片(EG)、使用天然石墨用Hummer法制备氧化石墨烯(GO),再使用GO分别由热还原法制备石墨烯片(T-rGO)和化学还原法制备石墨烯片(C-rGO)。将上述三种产物作为填料与PP熔融共混制备出不同填料含量的PP/EG、PP/T-rGO和PP/C-rGO复合材料,用X-射线衍射(XRD)分析、热分析(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、热失重分析(TGA)、拉伸及冲击测试等手段对三种复合材料的结构和性能进行表征,研究了用不同方法制备的石墨微片对复合材料性能的影响。结果表明,当填料EG、T-rGO的含量为0.1%(质量分数,下同)时PP/EG、PP/T-rGO复合材料的拉伸强度达到32.2 MPa和33.5 MPa,分别比纯PP提高了7.2%和11.2%;冲击强度分别比纯PP提高了27.4%和19.6%。当填料C-rGO的含量为0.3%时PP/C-rGO复合材料的拉伸强度和冲击强度分别为37.3 MPa和5.8 k J/m2,较纯PP提高了23.9%和27%。填料EG、T-rGO和C-rGO的加入使PP/石墨微片复合材料的熔融温度、结晶温度和结晶度比纯PP提高,当填料C-rGO的含量为0.1%时PP/C-rGO复合材料的熔融温度比纯PP提高了10.2℃,其结晶度提高了4.2%,这是石墨微片在复合材料中的"异相成核效应"诱导PP分子链的规整性排列引起的。当分别加入含量为0.1%的三种填料时PP/EG、PP/T-rGO和PP/C-rGO复合材料的最大热分解温度分别比纯PP提高了13.5℃、9.1℃和6.9℃,表明加入少量的石墨微片就能使PP的热稳定性明显改善。少量的填料能均匀的分散在基体中,但是加入过量的填料时出现团聚。     

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。     

四针状氧化锌晶须和四钛酸钾晶须填充PP复合材料非等温结晶行为

用熔融共混法制备了PP/T-ZnOw和PP/K2Ti4O9两种复合材料,通过差示扫描量热(DSC)测试和偏光显微镜(POM)观察研究了不同含量的PP/T-ZnOw和PP/K2Ti4O9复合材料的结晶行为,并对其进行了对比。结果表明,T-ZnOw对聚丙烯(PP)没有异相成核作用,K2Ti4O9晶须有明显的异相成核作用,T-ZnOw的加入使得PP的结晶温度Tc和熔融温度Tm向低温方向偏移,而K2Ti4O9却仅使PP的Tc向高温方向偏移。两种晶须都没有诱导PP产生新的晶型。力学性能测试表明低含量下,两种晶须对PP都有增强增韧作用,但效果各不相同。     

PEEK/HA生物复合材料的结晶动力学

在合成聚醚醚酮(PEEK)的基础上,采用原位聚合法制备了纳米羟基磷灰石(HA)质量分数分别为10%,20%,30%的PEEK/HA复合材料。采用差示扫描量热仪(DSC)研究了纳米羟基磷灰石对PEEK结晶动力学的影响。通过Kissinger法和Ozawa法分别计算出复合材料结晶动力学参数。结果表明,纳米羟基磷灰石在PEEK/HA复合材料中可起成核剂作用,能降低PEEK结晶活化能,在加入20%纳米羟基磷灰石时,聚醚醚酮复合材料的结晶活化能(ΔE)最低,结晶效果最好。     

聚丙烯/β-环糊精复合材料发泡性能及力学性能的研究

以β-环糊精(BC)为成核剂,通过微孔注塑发泡工艺制备了发泡聚丙烯(PP)复合材料。采用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)等技术,研究了不同含量BC (0.25%～7%,质量分数,下同)对发泡聚丙烯复合材料发泡性能及力学性能的影响。结果表明:随着BC的加入,PP的发泡性能得到明显改善。添加7%的BC可以得到理想的泡孔形貌,泡孔直径为27.17μm,密度达1.23×10~7cell/cm~3。BC的加入使PP的结晶温度、结晶速率、粘度均有明显改善,有利于PP在更高温度下结晶并防止泡孔坍塌和并泡。与发泡聚丙烯材料相比,发泡PP/BC复合材料的拉伸、弯曲、冲击强度分别提高了21.2%、7%、12%。     

PP/EPDM/煤泥复合材料的非等温结晶动力学研究

采用差示扫描量热法(DSC)和偏光显微镜(POM)研究了聚丙烯(PP)/三元乙丙橡胶(EPDM)/煤泥复合材料的非等温结晶行为。通过Jeziorny法、Ozawa法和莫志深法分别对非等温结晶过程进行研究,并用Kissinger法和Takhor法得到迁移活化能。结果表明:煤泥的加入影响了结晶过程中链段的扩散、排列,使结晶速率变慢。当煤泥含量为10%(wt,质量分数,下同)时,煤泥被EPDM包覆后分布在PP中,而当煤泥含量增多时,大部分煤泥直接分散在PP中。分散状态的煤泥在结晶过程中起到了成核剂的作用。当煤泥含量为20%时,复合材料的迁移活化能最低,达到168.48kJ。     

α和β-成核作用硅灰石对聚丙烯结晶行为的共同作用

α/β复合成核剂改性聚丙烯(PP)已有研究,但α和β-成核作用无机粒子填充PP的结晶行为有待探索。文中通过制备α和β-成核作用硅灰石填充PP复合材料,考察了硅灰石所具有α和β-成核作用和成核效率对PP结晶行为、熔融特性和β-晶含量的影响及规律。结果表明,当2种硅灰石成核效率相差较大时,具有较高成核效率的硅灰石在PP成核结晶过程中发挥主导作用;而当2种硅灰石成核效率相近时,α和β-成核作用硅灰石之间存在竞争成核作用,最终形成β-晶含量由两者的质量比决定。     

PP/POE/高岭土三元复合材料的力学及热性能

研究了高岭土和乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE)填充聚丙烯(PP)制备的PP/POE/高岭土三元复合材料的力学和热力学性能。结果表明,POE和高岭土不能提高PP的拉伸强度,但高岭土可以显著提高PP/POE的杨氏模量。POE降低了PP的弯曲强度和弯曲模量,但PP/POE/高岭土三元复合材料的弯曲强度和弯曲模量显著高于PP/POE和PP。POE和高岭土可以显著提高PP的冲击强度,当高岭土和POE的填充份数分别为10份和5份时,PP/POE/高岭土复合材料的冲击强度最大。高岭土的添加可以提高PP的结晶温度,加快PP的结晶速率,促进PP的异相成核。合适含量的高岭土可以提高PP的熔融温度,改善PP的耐热性能。     

CNTs/PPG/PP复合材料的非等温结晶行为

采用差示扫描量热法(DSC)研究了碳纳米管(CNTs)加入量和降温速率对CNTs/接枝马来酸酐聚丙烯(PPG)/聚丙烯(PP)复合材料(CNTs/PPG/PP)的非等温结晶过程的影响,并采用Jeziorny法对DSC结果进行动力学分析。结果表明:当降温速率为20℃/min时,加入CNTs可提高复合材料的结晶温度,当CNTs加入量为1.0%(wt,质量分数)条件下,复合材料的结晶峰温度为117.6℃,比未加CNTs时提高了2.0℃,CNTs的加入同时还使得复合材料结晶度增大,结晶速率加快,且均随着CNTs加入量的增加而增大;CNTs起到了异相形核作用,改变了PP基的形核方式和晶体长大方式;降温速率的增大使得复合材料将在更低的温度下结晶,结晶度增大。     

液晶聚合物β成核剂/等规聚丙烯的等温结晶动力学和熔融行为

将主链型液晶聚酯(PBDPS)大分子β成核剂与等规聚丙烯(i PP)熔融共混,得到不同添加量的i PP/PBDPS样品。利用差示扫描量热分析、X射线衍射、偏光显微镜等研究了i PP和PBDPS共混物的等温结晶动力学、结晶熔融行为、晶型结构和结晶形态。结果表明,i PP和i PP/PBDPS共混物的等温结晶动力学适用于Avrami方程,Avrami指数(n)从2. 62～2. 81变为2. 60～3. 25,晶体的生长方式为二维生长与三维生长并存。PBDPS起到异相成核作用,i PP结晶速率常数(K)随着PBDPS的添加而增大,半结晶时间(t1/2)随之缩短。使用Arrhenius方程计算了等温结晶活化能,并通过HoffmanWeeks外推法得到了i PP/PBDPS中α、β晶的平衡熔点。液晶高分子PBDPS能有效诱导i PP形成β晶型,β晶含量随着PBDPS添加量与结晶温度的提升而增大,当PBDPS质量分数为4%,结晶温度为130℃时,β晶含量高达92. 5%。     

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。      

CaCl_2/E51/尼龙6复合材料的制备与性能

通过熔融共混法制备了不同CaCl2质量分数的CaCl2/环氧树脂(E51)/尼龙6(PA6)复合材料,利用DSC、流变仪、FTIR和电子拉伸机等研究了不同CaCl2质量分数下CaCl2/E51/PA6复合材料结晶行为及其力学性能,并研究了其受限机制。力学性能结果表明,随着CaCl2质量分数的增加,CaCl2/E51/PA6复合材料拉伸强度呈现出先增大后减小的趋势,当CaCl2质量分数为3%时,复合材料拉伸强度达到最大值82.67 MPa,是纯PA6的拉伸强度(60.5 MPa)的1.366倍,而结晶行为结果表明,增加CaCl2的质量分数,CaCl2/E51/PA6复合材料的成核温度、晶体生长温度、熔融温度及玻璃化转变温度均向低温方向移动,成核密度和成核速率也逐渐减小,结晶能力下降,结晶度由原来25.22%变为9.90%。     

PP/PA6/nano-CaCO3三元复合材料的结晶行为

通过应用偏光显微镜、广角X射线衍射、差示扫描量热(DSC)等手段分析和表征了PP/PA6/nano-CaCO3聚丙烯三元复合材料共混体系各组分对其结晶性能的影响。研究发现,PA6、nano-CaCO3对改性聚丙烯复合材料均有诱导成核结晶的作用,加入nano-CaCO3的复合材料的诱导结晶作用要高于加入PA6的复合材料,同时复合材料的结晶温度和结晶速率得到提高。改性后的复合材料结晶度都有不同程度的下降,其中PP/PA6/POE-g-MAH的结晶度为31.83%,PP/PA6/nano-CaCO3/POE-g-MAH的为33.83%。     

多壁碳纳米管含量对聚丙烯/多壁碳纳米管介电复合材料性能的影响研究

采用微纳叠层共挤方法研究了不同含量的多壁碳纳米管(MWCNTs)对聚丙烯/多壁碳纳米管(PP/MWCNTs)介电复合材料微观形貌、结晶行为以及介电性能的影响。结果表明:由于微纳叠层共挤过程中共混物熔体流经倍增器,受到多次分流、剪切作用,使MWCNTs能够在基体PP中分散得更加均匀;MWCNTs在PP基体中起到明显的异相成核作用,MWCNTs含量为2%(质量分数)时,复合材料结晶度较纯PP提高了20%;同时,MWCNTs的加入使PP/MWCNTs复合材料的介电常数大幅提升,介电损耗变化不大。