轮胎胶应力诱导脱硫及对聚丙烯的增韧作用

在轮胎胶粉的熔融挤出过程中添加线型高分子材料作为溶胀剂和承载流体,并通过提高双螺杆挤出机转速的高剪切应力诱导方法,研究了螺杆转速和挤出反应温度对轮胎胶脱硫共混物凝胶含量、熔体流动速率、溶胶特性黏数及红外光谱(FT-IR)的影响。结果表明,双螺杆挤出机的高剪切应力可诱发轮胎胶颗粒中交联网络的断链反应和氧化降解作用,引起脱硫共混物凝胶含量的明显下降、熔体流动速率的明显增加、溶胶特性黏数的明显减小及溶胶分子链中碳碳双键和醚键基团明显增加。在最佳脱硫反应条件下,所得脱硫共混物可使聚丙烯(PP)(J430)材料的缺口冲击强度由10.5kJ/m2提高至47.7kJ/m2。     

轮胎胶高剪切应力诱导脱硫反应的影响因素

采用在轮胎胶粉与三元乙丙橡胶(EPDM)混合物的熔融挤出过程中提高双螺杆挤出机螺杆转速的高剪切应力诱导方法,研究了轮胎胶粉品种和烷基酚多硫化物促进剂对轮胎胶脱硫共混物的凝胶含量、溶胶分子链结构及脱硫共混物共混丁苯橡胶再硫化材料力学性能的影响。试验结果表明,胶粉品种对所得脱硫共混物溶胶中的双键含量及再硫化材料的拉伸强度具有重要影响;烷基酚多硫化物促进剂420和450具有明显促进脱硫反应和抑制交联副反应的作用,有效减小再硫化材料凝胶粒子尺寸,聚合型促进剂450兼具有抗氧化降解和抑制加成副反应的功能。     

挤出共混中的高剪切应力对HDPE/滑石粉共混材料力学性能的影响

采用在材料熔融挤出共混过程中提高双螺杆挤出机螺杆转速的方法,研究了较高螺杆转速条件下双螺杆挤出机的高剪切应力对HDPE和HDPE/滑石粉材料的熔体流动速率、界面结合状况及力学性能的影响。结果表明:双螺杆挤出机的高剪切应力可促进超细滑石粉颗粒聚集体的分散、引发HDPE分子链的断链反应、引起共混材料界面结合力的加强和拉伸强度及弯曲模量的明显增大;一定量的极性烯类单体的加入有利于所形成的HDPE大分子自由基与极性烯类单体的接枝(嵌段)反应和原位增粘作用,能明显改善HDPE/滑石粉共混材料的力学性能。     

亚临界流体与高剪切应力对EPDM废胶粉脱硫反应的影响

在废旧三元乙丙橡胶粉(WEPDM)与未硫化三元乙丙橡胶(EPDM)混合物的熔融挤出过程中,采用改变亚临界流体品种和提高双螺杆挤出机螺杆转速的方法,研究了亚临界流体品种与高剪切应力对脱硫共混物DEPDM/EPDM的凝胶含量、门尼黏度、溶胶红外光谱及脱硫共混物共混三元乙丙橡胶与原EPDM共混再硫化材料EPDM/(DEPDM/EPDM)力学性能的影响,对再硫化材料的试样断面形貌也进行了扫描电镜观察。结果表明,亚临界流体水或醇的存在均能促进脱硫、解交联反应的进行,特别是在以亚临界乙醇水(7∶3)混合物作为反应介质的条件下,脱硫反应中交联S-S键断裂选择性明显增大,所得产物凝胶含量降低,门尼黏度增大,其再硫化材料力学性能也明显增加。挤出机的螺杆转速和脱硫反应温度均存在最佳值(220℃,600~800 r/min)。在以醇水混合物为反应介质的最佳条件下(220℃,600~800 r/min),其脱硫共混物共混EPDM再硫化材料EPDM/(DEPDM/EPDM)的拉伸强度和断裂生长率分别达到26.7 MPa和606.3%。     

高剪切应力对PS/SEBS/CaCO3材料力学性能影响

采用在材料熔融挤出共混过程中提高双螺杆挤出机螺杆转速的方法,研究了较高螺杆转速条件下双螺杆挤出机的高剪切应力对PS/SEBS/CaCO3共混材料力学性能的影响。结果表明,双螺杆挤出机的高剪切应力可促进SEBS橡胶颗粒和碳酸钙颗粒聚集体的分散、引发聚苯乙烯(PS)、SEBS分子链的断链反应、形成大分子自由基、产生原位增容作用,并引起共混材料力学性能的明显改善。在220℃的挤出温度下,当螺杆转速由120 r/min提高至960 r/min时,其PS/SEBS/CaCO3共混材料的缺口冲击强度将由5.7 kJ/m2提高至11.0 kJ/m2,同时共混材料的拉伸强度和弯曲强度也获得一定的增加。双螺杆挤出机的熔融挤出温度对PS/SEBS/CaCO3共混材料力学性能的影响存在最佳值。     

应力诱导引发马来酸酐官能化LLDPE的研究

采用提高双螺杆挤出机螺杆转速的应力诱导引发方法和添加引发剂与提高螺杆转速的复合引发方法,研究了线型低密度聚乙烯(LLDPE)与马来酸酐(MAH)的官能化反应;考察了官能化产物(LLDPE-g-MAH)对PET/铝箔复合薄膜T型粘合接头剥离强度的影响。结果表明:提高螺杆转速可抑制LLDPE在官能化过程中的交联副反应,制得具有较高接枝(嵌段)率、较好熔体流动速率和较低凝胶质量分数的官能化产物(Gd=0.30%~0.65%,MFR=1.0 g/10 min~4.7 g/10 min,凝胶质量分数≤0.4%),与单纯采用引发剂方法相比,高剪切应力诱导引发方法和复合引发方法所得官能化产物均可明显提高PET/铝箔复合薄膜T型粘合接头剥离强度。     

挤出机螺杆转速对马来酸酐官能化POE性能及增韧PA66效果的影响

采用在熔融挤出过程中添加引发剂与提高双螺杆挤出机螺杆转速的复合引发方法,研究了引发剂的含量、螺杆转速对马来酸酐官能化POE的接枝率、熔体流动速率和凝胶含量的影响。结果表明,提高双螺杆挤出机的螺杆转速可以较好地抑制POE在官能化过程中的交联副反应,控制制得具有较高接枝率(Gd=0.6%~0.92%)、较好熔体流动性(MI=0.4~4.0g/10min)和较低凝胶含量(≤0.3%)的官能化产物。复合引发所得官能化产物POE-g-MAH对PA66的增韧效果明显优于单纯采用引发剂引发所得产物。25%复合引发官能化POE产物可使PA66的缺口冲击强度由6.5kJ/m2提高至110kJ/m2。     

利用超临界乙醇脱硫再生废旧轮胎胎侧胶

以超临界乙醇为反应溶剂,对废旧轮胎的胎侧胶进行脱硫再生实验研究。考察反应温度、压力和时间对脱硫效果的影响,对脱硫后凝胶的物理性能和溶胶的化学结构进行表征分析,并讨论添加脱硫剂对脱硫胎侧胶的影响。研究发现,超临界乙醇中不同种类橡胶脱硫难易程度不同,脱硫后溶胶高分子平均相对分子质量高,主链结构完整,凝胶产物的玻璃化转变温度升高。分析表明,影响主链断裂的主要因素是反应温度,超临界乙醇脱硫过程中添加脱硫剂可以进一步促进交联键的断裂。     

反应挤出法制备马来酸酐接枝聚乳酸

采用反应挤出方法制备了聚乳酸(PLA)与马来酸酐(MAH)的接枝共聚物,研究了工艺条件和配方对产物接枝率和熔体流动速率的影响。结果表明,聚乳酸的接枝反应主要依赖于大分子侧链自由基进行,过高的螺杆转速或过高的挤出反应温度会引发聚乳酸的降解反应,不利于产物接枝率的提高;在适宜的反应条件下(马来酸酐含量2%,DCP含量0.35%,温度180℃,螺杆转速100 r/min),可以方便制得马来酸酐接枝聚乳酸产物(接枝率≥0.45%);SEM观察显示,马来酸酐接枝聚乳酸有效改善了PLA/淀粉共混材料的相容性。     

热机械剪切脱硫过程中橡胶结构的变化

采用自行组装的长径比为60∶1的双螺杆挤出机对废旧轮胎胎面胶粉热机械剪切脱硫。研究发现,通过热机械剪切的橡胶交联密度降低了62.35%,并且随着主机转速的增加,橡胶的交联密度进一步降低,微观结构也发生了变化。利用凝胶渗透色谱仪分析脱硫前后相对分子质量分布情况,发现随着主机转速的增加,橡胶溶胶的相对分子质量由大变小,相对分子质量分布宽度由宽变窄;用红外光谱仪对胶粉脱硫前后进行表征,结果表明,交联结构被破坏,生成了含硫基团的化合物,同时证实了线型天然橡胶(NR)的存在。根据脱硫前后橡胶官能团的变化以及键能与分子链的关系,研究了热机械剪切对橡胶结构的影响。     

Insight into the molecular arrangement of high-density polyethylene polymer chains in blends of polystyrene/highdensity polyethylene from differential scanning calorimetry and Raman techniques

Polystyrene/high-density polyethylene (PS/HDPE) blends were synthesized by melt blending in a single screw extruder. Co-continuity measurements using solvent extraction and scanning electron (SEM) micrographs showed that co-continuity was obtained around 35% PS. Thermal analyses measurements revealed a reduction in crystallinity of the HDPE phase around the co-continuous composition. Raman analyses across the entire composition range of these blends showed an increase in the normalized integral intensities of the 1128 cm(-1) and 1061 cm(-1) stretching vibrations of the HDPE molecules. The presence of all-trans HDPE chains that are not packed into an orthorhombic structure is used to explain the simultaneous occurrence of reduced crystallinity and increased intensity of all-trans HDPE stretch vibrations.     

Effects of modified and non-modified clay on the rheological behavior of high density polyethylene

HDPE nanocomposites containing 2.5, 5 and 10 wt.% of non-modified and modified clays (NMC and MC) were prepared by melt extrusion in a twin screw extruder. Compression molded samples were prepared. Transmission electron microscopy (TEM) indicated a partial intercalation of the modified clay nanofiller within the HDPE matrix comparing to that of non-modified clay. The moduli of nanocomposites increased with increase in nanofiller concentration; but this increase was greater in the low frequency region. The non-modified clay had a greater increase in the elastic behavior, while the modified clay increased viscose behavior because of more interactions with the matrix and partial intercalation. The rheological behaviors of both HDPE/NMC and HDPE/MC nanocomposites are more sensitive to nanoparticles’ concentration at low frequencies. The HDPE/MC nanocomposites showed semi-circle shapes comparing to HDPE/NMC nanocomposites. While the Cole–Cole plot of HDPE/NMC nanocomposite had more departure of semi-circle shape. The agglomerated particles could concentrate the imposed stress so the yield stress reached at lower shear rates comparing to pure HDPE and HDPE filled 2.5 wt.% NMC nanocomposite. Study of suspension models showed that the Eilers-Van Dijck and Einsten models fitted to almost experimental data satisfactorily.     

OMMT共混改性HDPE/MH无卤阻燃体系研究

通过纳米有机蒙脱土（OMMT）改性高密度聚乙烯（HDPE）,纳米氢氧化镁（MH）无卤复合阻燃体系。研究了有机蒙脱土的用量对体系阻燃性能、力学性能及流变性能的影响。实验结果表明：OMMT单独对HDPE阻燃改性效果较差,它和MH复配可产生协同阻燃效果,但MH添加质量分数需在HDPE的60％以上方可有效阻燃。当m（HDPE）：m（MH）：m（OMMT）为100：60：6时,复合材料具有较好的阻燃性能和力学性能。HDPE／MH／OMMT熔体为假塑性流体,OMMT添加质量分数超过HDPE添加质量分数的6％时,会使体系在低剪切速率下的黏度大幅增加,流动性能降低。同时,0MMT的增加会导致熔体假塑性程度增加。     

离子聚合物改性木粉/HDPE复合材料流变特性

为了提高木塑复合材料（WPC）的加工流动性能,利用离子聚合物改性WPC,通过HAAKE Minilab微量混合流变仪研究了离子聚合物改性木粉/高密度聚乙烯（HDPE）的毛细管流变特征。结果表明：添加与未添加离子聚合物的木粉/HDPE均为非牛顿流体中的假塑性流体,均呈现出“剪切变稀”的效应;随着钠离子聚合物含量的增加,改性木粉/HDPE的剪切应力和表观黏度均随着剪切速率的增大呈现降低的趋势,表明钠离子聚合物的加入可以显著改善聚合物熔体的流动特性;添加4wt%的钠离子聚合物和4wt%的锌离子聚合物的木粉/HDPE剪切应力和表观黏度均要低于添加4wt%的偶联剂马来酸酐接枝聚乙烯（MAH-g-PE）的WPC的值,表明与MAH-g-PE相比,离子聚合物更能够改善WPC的流动性能,减小熔体流动时HDPE与木粉之间的摩擦阻力;SEM分析表明,添加离子聚合物后HDPE塑料对木粉有很好的包覆效果,没有明显的界面缝隙,且在WPC断面上存在大量的毛刺纤维。     

HDPE/SiO_2杂化材料的结晶行为

通过熔融接枝反应将乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)接枝到高密度聚乙烯(HDPE)分子链上,以四乙氧基硅烷(TEOS)为前驱体,加入接枝的HDPE中,通过溶胶-凝胶法(Sol-Gel)制备了HDPE/SiO2杂化材料。采用DSC分析,研究了SiO2对HDPE结晶行为的影响。结果表明,SiO2在HDPE中起到异相成核的作用,使HDPE的结晶温度提高、微晶尺寸分布减小。随降温速率增大,结晶峰变宽,结晶温度Tp向低温方向移动。非等温结晶动力学研究表明,在冷却速率范围5℃/min~20℃/min内,杂化材料异相成核,近似一维生长。     

Characterization and processing of High Density Polyethylene/carbon nano-composites

In the present study, different series of High Density Polyethylene (HDPE)/carbon nano-composites were prepared using melt blending in a co-rotating intermeshing twin screw extruder. The morphological, thermal, rheological, viscoelastic, mechanical, and fracture toughness properties of the nano-composites were analyzed. The microscopic examination of the cryogenically fractured surface found a good distribution of carbon nano-particles in the HDPE matrix. The melting temperature was not significantly affected by the addition of nano-carbon. Whereas, the crystallization percentage was slightly affected by adding carbon nano-particles into the matrix. The complex viscosity increased as the percentage of carbon increased. The Dynamic Mechanical Analysis (DMA) showed that the storage modulus increased with increasing the carbon nano-particles ratio and with increasing the testing frequency. The tensile test results showed that with increasing the carbon nano-particles contents, the Young’s modulus, yield strength of HDPE nano-composite increased while the strain at fracture decreased. Similarly, the fracture toughness and the strain energy release rate decreased proportional to the carbon content.     

改性石墨烯的制备及对石墨烯/HDPE非等温结晶动力学的影响

为了研究改性石墨烯(MGN)对高密度聚乙烯(HDPE)结晶行为的影响, 采用化学氧化还原法制备出石墨烯(GN)和MGN, 并用熔融共混法制备出GN/HDPE和MGN/HDPE 复合材料。采用红外光谱仪和差示扫描量热仪对GN和MGN的结构及复合材料的结晶行为做了测试, 并用莫氏方程对复合材料进行了非等温结晶动力学研究。红外光谱结果表明硬脂酸分子已成功接枝在GN上; 差示扫描热分析结果表明MGN对HDPE结晶行为的抑制程度比GN更明显。