LDPE/剑麻纤维素微晶复合材料性能研究

采用熔融共混法制备低密度聚乙烯(LDPE)/剑麻纤维素微晶(SFCM)复合材料,研究了SFCM的用量对LDPE/SFCM复合材料的力学性能、维卡软化点、熔体流动速率及熔融结晶行为的影响。力学性能测试表明:SFCM的加入可明显提高基体LDPE的拉伸弹性模量、弯曲强度及模量,但降低了体系的拉伸强度。当加入3份的SFCM时,LDPE/SFCM复合材料的缺口冲击强度最大,为46.9 k J/m~2,比纯LDPE提高了33.2%。热性能、流动性能及DSC研究表明:SFCM的加入对LDPE/SFCM复合材料的维卡软化点、熔融温度及结晶温度影响不明显,但降低了复合材料的熔体流动速率,同时LDPE的结晶度明显提高。     

PS/POE/功能化石墨烯纳米复合材料的制备和性能研究

利用马来酸酐接枝聚烯烃(POE-g-MAH)弹性体为增韧剂,乙二胺功能化石墨烯(G-EDA)为纳米填料,经熔融共混法制备了聚苯乙烯(PS)/POE-g-MAH/G-EDA纳米复合材料,并对填料和所得纳米复合材料的结构和性能进行了全面的表征。红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、力学性能、维卡软化温度和熔融指数测试表明:乙二胺(EDA)已成功接枝于石墨烯的表面上;共混过程中,POE-g-MAH的酐基与EDA的氨基发生反应改善了共混体系的界面相容性;G-EDA在熔融共混过程中均匀分散于PS基体中;随着G-EDA含量的增加,复合材料的拉伸强度先增大后降低,当G-EDA质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度达到最大值,比PS/POE-g-MAH提高了12.3%,比纯PS提高了15.5%;而当G-EDA质量分数为0.75%时,复合材料的冲击强度达到最大值,比PS/POE-g-MAH提高了22%,比纯PS提高了22.4%。因此,当G-EDA的质量分数在0.5%~0.75%之间时,复合材料的综合力学性能最好。G-EDA的加入,纳米复合材料的邵氏A硬度、维卡软化温度等都逐渐增大,而熔融指数逐渐降低。     

GO/SiO_2/PP复合材料的制备与性能研究

采用溶液复合法制备了氧化石墨烯(GO)/二氧化硅(SiO2)杂化材料(HGS),再与聚丙烯(PP)熔融共混制备了HGS/PP复合材料。分别采用X-射线衍射(XRD)分析、微分扫描量热仪(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HGS/PP复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明,固定HGS中GO与SiO2的质量比为1∶1,当填料HGS的质量分数为0.1%时,HGS/PP复合材料的拉伸强度和冲击强度分别为37.7MPa和4.4kJ/m2,与基体PP相比分别提高了17%和5.8%。DSC测试表明,HGS/PP复合材料中PP的熔融温度和结晶温度分别为167.2℃和112.7℃,与纯PP相比分别提高了5.2℃和4.7℃。TGA测试表明,复合材料的起始分解温度和最大分解温度分别比PP提高了9.5℃和15.7℃。SEM观察表明,当加入少量的HGS时,填料能均匀地分散在基体中,但HGS过多时,则容易形成团聚。     

PLA/Lyocell纤维复合材料结构与性能研究

以聚乳酸(PLA)为基体,新型纤维素纤维Lyocell纤维为增强材料,通过熔融共混及注塑成型制备了PLA/Lyocell纤维可生物降解复合材料,并采用扫描电镜(SEM)、力学性能测试、差示扫描量热法(DSC)和维卡软化温度测试等手段,探讨了Lyocell纤维含量对复合材料结构和性能的影响。结果表明:随着Lyocell纤维含量的增加,PLA/Lyocell纤维复合材料的结晶度、弯曲模量和维卡软化温度均随之提高,而拉伸强度和冲击强度则呈现先上升后下降的趋势。其中当Lyocell纤维含量达到6%时,其在复合材料中的分布较为均匀,所对应复合材料的力学性能相对较好,其拉伸强度、缺口冲击强度和弯曲模量比纯PLA分别提高了15.3%、12.3%和13.0%。     

HDPE/PA1012复合材料的热性能及微观结构研究

以马来酸酐接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-MAH)为相容剂,在双螺杆挤出机上通过原位增容反应制备了高密度聚乙烯/尼龙1012(HDPE/PA1012)复合材料。实验发现随着HDPE-g-MAH加入量的增加,复合材料的维卡软化温度(VST)呈现先增加,然后迅速下降的趋势。当加入3%的相容剂时,复合材料的维卡软化温度达到最大值171℃,相比纯HDPE的维卡软化温度高出近50℃。当相容剂的质量分数增加至20%,复合材料的维卡软化温度降至128℃,与纯HDPE相近。通过对不同相容剂含量的复合材料进行断面SEM分析,发现复合材料中PA1012分散在HDPE基体中的成丝状结构,其耐温性能与丝状结构密切相关,并用DSC分析了复合材料的结晶行为。     

剑麻纤维素微晶增强聚丙烯复合材料的性能研究

以硅烷偶联剂(KH550)改性后的剑麻纤维素微晶(SFCM)为增强材料改性聚丙烯(PP),以聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)为二者的相容剂,采用熔融共混法制备PP/SFCM复合材料,研究了SFCM对PP/SFCM复合材料的力学性能、耐热性、流动性及熔融结晶行为的影响。力学性能测试表明,SFCM的加入可有效改善PP的强度和刚性,当SFCM的质量份数为9份时,复合材料的力学性能最佳,其拉伸强度和拉伸模量分别提高了15.3%和22.6%,弯曲强度和弯曲模量分别提高了24.6%和35.4%,缺口冲击强度提高了14.9%。热性能及流动性能测试表明,SFCM可提高PP/SFCM复合材料的维卡软化温度,而降低材料的熔体流动速率。DSC研究表明,SFCM可提高复合材料的熔融温度、结晶温度及结晶度。     

不同硅烷偶联剂对聚丙烯/凹凸棒土复合材料性能的影响

分别以硅烷偶联剂Si69、Si75、KH550和NXT对凹凸棒土(ATT)进行表面处理,再采用熔融共混的方法制备了聚丙烯(PP)/ATT复合材料。通过力学性能测试、差热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)观察研究了硅烷偶联剂种类和ATT用量对复合材料拉伸强度、简支梁缺口冲击强度、熔体质量流动速率(MFR)、维卡软化温度、微观形态和结晶性能的影响。结果表明:随着ATT用量的增加,PP/ATT复合材料的拉伸强度、简支梁缺口冲击强度和MFR呈现先升后降的趋势,维卡软化温度则随之升高;ATT经偶联剂表面处理后,其在PP基体中的分散效果有较大改善,同时有效促进了复合材料中PP的结晶;另外,4种硅烷偶联剂中,NXT的改性效果最佳。     

长芳纶纤维增强抗冲共聚聚丙烯复合材料的研究

以抗冲共聚聚丙烯为基体,通过熔融浸渍拉挤工艺和密炼工艺制备长芳纶纤维增强抗冲共聚聚丙烯复合材料。研究了不同加工工艺、长芳纶纤维用量对复合材料性能的影响。结果表明,长芳纶纤维的加入可以明显提高复合材料的拉伸强度、弯曲强度、维卡软化温度及硬度,但韧性降低。熔融浸渍拉挤工艺制备的复合材料的性能明显优于密炼工艺制备的复合材料的性能。扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明,长芳纶纤维与抗冲共聚聚丙烯基体的相容性很差。动态力学行为表明,长芳纶纤维的加入使复合材料的抗形变能力显著增加。实验证明,使用长芳纶纤维进行增强,可以使复合材料的性能有较大提高,但其界面相容性有待改进。     

PDA型PUR弹性体的制备与性能

以聚己二酸二乙二醇酯二醇(PDA)为软段,4,4′–二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和1,4–丁二醇(BDO)为硬段,采用预聚体法制备一系列PDA型PUR弹性体。采用力学性能测试、广角X射线衍射(WAXD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热(DSC)、热重(TG)分析和维卡软化点温度测定等研究手段,研究硬段含量对其力学性能、微观形态和热性能的影响。结果表明,随着硬段含量的增加,PDA型PUR弹性体的硬度、拉伸强度、300%定伸应力、拉伸永久变形和撕裂强度都增大,当硬段含量为40.1%时,弹性体的综合力学性能最佳,硬度(邵A)为88,拉伸强度为33.9 MPa,300%定伸应力为12.5 MPa,拉伸永久变形为31%,撕裂强度为90.3 k N/m;WAXD分析表明,弹性体为无定型结构;FTIR分析表明,硬段含量的增加使弹性体总的氢键化程度增加,微相分离程度改善;DSC测试表明,硬段含量的增加使弹性体的微相分离程度提高;TG和维卡软化点温度测试表明,弹性体的热性能随着硬段含量的增加而提高,当硬段含量为40.1%时,弹性体的初始分解温度(失重5%的温度)和维卡软化点温度分别达到324.5℃和144.1℃,具有较好的热性能。     

Lyocell纤维/立构聚乳酸复合材料的结构与性能

采用Lyocell纤维作为增强纤维,与等比例聚左旋乳酸(PLLA)/聚右旋乳酸(PDLA)熔融共混并通过注塑成型制备了Lyocell纤维/立构聚乳酸(Lyocell/sc-PLA)复合材料,通过DSC、偏光显微镜(POM)、力学性能测试、SEM、维卡软化温度测试等方法,探讨了Lyocell纤维增强对sc-PLA的结构与性能的影响。结果表明:Lyocell/sc-PLA复合材料比sc-PLA的晶体结晶速率更快、球晶尺寸更小,复合材料总结晶度及立构晶体(sc)生成率大幅提高。与sc-PLA相比,Lyocell/sc-PLA复合材料的拉伸强度、杨氏模量及缺口冲击强度分别提高了9.0%、41.2%和47.5%。此外,Lyocell/sc-PLA复合材料的维卡软化温度达到了175.1℃,比sc-PLA提高了106℃,热稳定性显著提高。     

环氧树脂E44改性低熔点PA6的研究

通过FTIR、DSC、XRD等研究了环氧树脂E44对低熔点聚酰胺6(LPA6)复合材料的结晶行为、力学性能、熔体流动性能及耐热性能的影响。结果表明:随着环氧树脂E44含量的提高,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度均先增大后减小,在E44含量为3%时,均达最大值,分别为89.41 MPa、95.06 MPa和7.98 kJ/m2。复合材料的维卡软化点先减小再增加,当环氧树脂用量为7份时,达到最小值64.1℃。     

表面改性高岭土的制备及其在PP中的应用

采用硅烷偶联剂KH550、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、十八胺(ODA)对高岭土表面进行三步干法改性,制备出有机高岭土(Kaolin-O),然后将其与聚丙烯(PP)进行熔融共混制备出PP/Kaolin-O复合材料。用FTIR对改性高岭土进行结构表征,并用TEM、SEM、XRD和DSC对复合材料的微观形貌和结晶行为进行研究,通过拉力测试研究了复合材料的力学性能。结果表明:有机物成功接枝到高岭土表面,当Kaolin-O用量低于5phr时,Kaolin-O片层均匀分散在PP基体中;Kaolin-O的加入,促进了聚丙烯β结晶成核,复合材料的结晶度均比纯PP低;Kaolin-O用量为3 phr时,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率比PP分别提高了37%、18%。     

再生PVDF/蒙脱土纳米复合材料制备与性能

通过新型非对称双螺杆挤出机制备再生聚偏氟乙烯(PVDF)/蒙脱土(MMT)纳米复合材料,采用傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪、热重分析仪、扫描电子显微镜(SEM)、转矩流变仪和万能电子试验机等对材料进行表征测试,研究MMT含量对复合材料结构和性能的影响。结果表明,MMT对复合材料的结晶行为有一定的影响,添加MMT后复合材料的熔融温度、结晶温度和结晶度都有提高,添加1% MMT复合材料的熔融温度和结晶温度分别比未加MMT的再生PVDF提高1℃和0.94℃;再生PVDF/MMT复合材料的降解温度随着MMT含量增加而降低,失重50%的温度反而随MMT含量增加而升高;SEM发现,MMT以100～200 nm的片状分散在PVDF基体中,随着MMT含量增加,出现MMT团聚、脱落现象;在实验范围内,随着MMT含量的增加,复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度随之提高,添加5% MMT复合材料的拉伸强度比未添加MMT的提高33.5%,缺口冲击强度提高29.7%;转矩流变实验发现,适量的MMT增加了复合材料加工时的剪切作用,降低了熔体塑化平衡扭矩。     

超声辅助真空作用下石墨烯/PBS复合材料的制备及热性能

以石墨烯纳米片(GNPs)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为原料,利用自制的超声辅助真空实验装置进行熔融混合,通过调控超声振荡-真空灌注工艺制备了一系列GNPs/PBS复合材料。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)、维卡软化温度(VST)和Hot disk导热仪研究了PBS基复合材料的界面形态、结晶性能、热稳定性能、抗热变形性能和导热性能。结果表明:与纯PBS相比,当GNPs添加量达到0.5%、超声功率300 W时,GNPs/PBS复合材料的玻璃化转变温度、最大热分解温度、维卡软化点与导热系数分别提高了5.4℃、5.3℃、12.7℃与1 107.8%,而结晶度出现轻微降低。同时,对比超声功率研究结果发现,提高超声功率可以明显改善GNPs/PBS复合材料的热稳定性、抗热变形性和热导率,这是因为高功率的超声振荡提高了GNPs在PBS基体中的分散性。     

聚丙烯/滑石粉复合材料的制备与性能研究

通过熔融共混的方法制备了聚丙烯/滑石粉复合材料,采用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及电子万能拉伸机等,研究了滑石粉用量对复合材料热性能、晶体结构、微观形貌和力学性能的影响。结果表明:滑石粉用量为10%时,复合材料的熔融温度和结晶温度均达到最大值,此时的力学性能最佳;滑石粉的加入并不会改变PP的晶型结构;添加适量滑石粉可以使材料由脆性断裂转变为韧性断裂。     

长纤维增强聚乙烯复合材料的研究

采用经KH-550偶联剂处理的长玻璃纤维(LGF)与聚乙烯(PE)复合制备了PE/LGF复合材料。研究了该种复合材料的力学性能和LGF在PE基体中的分布状况。结果表明,LGF的长度与含量对复合材料的拉伸强度、冲击强度、硬度及维卡软化点温度有很大的影响,当LGF的质量分数约为30%、长度约为35mm时,复合材料的拉伸强度达52.5MPa,冲击强度达52kJ/m2,洛氏硬度为90,维卡软化点温度为106℃;LGF在PE基体中呈现三维交叉结构,这种结构和KH-550的加入改进了复合材料的性能。     

SWCNT与PVB协同增强聚乳酸的力学、导电及热性能研究

以聚乳酸(PLA)为基体,单壁碳纳米管(SWCNT)为增强材料,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为界面相容剂,通过双螺杆挤出机熔融共混制备一系列SWCNT与PVB协同改性PLA复合材料。采用万能试验机、扫描电子显微镜(SEM)、偏光显微镜(POM)、电阻测试仪、维卡软化点测定仪以及红外热像仪对复合材料的力学性能、分散形态、导电性能、耐热变形温度和导热性能进行测试。结果表明,当10%PVB与0.5%SWCNT添加到PLA基体中,SWCNT/PVB/PLA复合材料的拉伸强度较纯PLA的提高了20.7%,断裂伸长率增加了121.8%,且冲击强度增加了262.6%;同时,SWCNT/PVB/PLA复合材料的电导率较纯PLA的提高了6个数量级,较SWCNT/PLA复合材料的增加了5个数量级。SWCNT与PVB的加入,可以有效提高PLA共混物的耐热变形温度和导热性能,当SWCNT质量分数为1.5%时,SWCNT/PVB/PLA复合材料的维卡软化温度达到88.6℃,较纯PLA提高了17.8℃左右。     

黏度比对EVA/PP原位微纤复合材料形态及性能的影响

采用熔融挤出-微纳叠层共挤制备了不同黏度比的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)/聚丙烯(PP)原位微纤复合材料,通过扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和微机控制电子万能试验机研究了EVA/PP原位微纤复合材料中黏度比对分散相形态的影响,分散相尺寸对复合材料结晶行为、熔融温度以及拉伸强度的影响。结果表明:黏度比增加,分散相PP更易形成大长径比微纤,从而改善分散相与基体相界面相容性,改善复合材料结晶行为,增加结晶度,提高EVA/PP原位微纤复合材料拉伸强度。     

LLDPE/纳米ZnO复合材料的制备与性能研究

将改性纳米ZnO与线型低密度聚乙烯(LLDPE)熔融共混、制备了LLDPE/纳米ZnO复合材料。通过SEM观察纳米ZnO粒子在LLDPE基体中的分散情况;研究了复合材料的力学性能及维卡软化点。结果表明:改性纳米ZnO的加入可提高LLDPE的力学性能和维卡软化点。其中,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度、弯曲强度的最大值分别比LLDPE提高了17.00%、13.42%、9.90%、7.04%。     

HDPE/CNTs复合材料的制备及性能研究

以高密度聚乙烯(HDPE)为基体、碳纳米管(CNTs)为导热填料,通过熔融共混法和溶液共混法制备了HDPE/CNTs导热复合材料;研究了CNTs添加量和尺寸对复合材料力学性能、热导率、维卡软化温度和熔体流动速率的影响,并对比了两种制备方法对复合材料力学性能和热导率的影响。结果表明:随着CNTs用量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和热导率均明显提高;直径大的CNTs更有利于复合材料性能的提升;加入10%的CNTs后,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和热导率分别提高了33.43%、36.31%和52.59%(测试温度60℃);采用熔融共混法制备的复合材料的性能提高更明显。