核-壳结构粒子MBS增韧聚乳酸的性能研究

采用乳液聚合法合成核-壳结构粒子甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS),进一步对聚乳酸(PLA)进行增韧改性,并以甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物P(MMA-co-GMA)作为共混体系的相容剂。通过力学性能测试、动态热机械分析仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜等手段研究了该共混体系的力学性能和微观形态。结果表明,随着MBS含量的增加,共混物的冲击强度显著提高,屈服应力逐渐降低;相容剂P(MMAco-GMA)的引入没有提高共混物的冲击性能,但是显著提高了拉伸强度。DMA结果表明,随着P(MMA-co-GMA)中GMA含量的增加,PLA的玻璃化转变温度逐渐上升,MBS壳层的玻璃化转变温度逐渐降低;TEM测试发现P(MMAco-GMA)加入后,核壳粒子在PLA中分散得更加均匀。对形变区的SEM观察发现MBS橡胶粒子发生空洞化,基体发生剪切屈服。     

PVC/α-MSAN/ASA共混物的结构与性能研究

采用乳液聚合技术合成了一系列不同核壳比的丙烯酸丁酯-苯乙烯-丙烯腈接枝共聚物(ASA)和组成为69/31的α-甲基苯乙烯-丙烯腈共聚物(α-MSAN)。将ASA接枝共聚物与聚氯乙烯(PVC)和α-MSAN熔融共混制备了PVC/α-MSAN/ASA共混物,利用扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热仪(DSC)对该共混体系的性能与形态进行了表征。结果表明:随着体系中橡胶含量的增加,PVC/α-MSAN/ASA共混物的冲击强度先增大后减小,拉伸强度则逐渐降低,其中橡胶含量为15%的共混物具有较高的韧性;当ASA接枝共聚物的核壳比逐渐增大时,共混物的冲击强度先增大后减小,而拉伸强度基本不变;此外,共混试样的断面形态与其力学性能相符。     

PVC/ACR共混物结构与性能的研究

采用乳液聚合技术合成一系列具有核-壳结构的丙烯酸酯类抗冲改性剂(ACR),将其与聚氯乙烯(PVC)进行熔融共混制备PVC/ACR共混物。研究ACR的核/壳比、橡胶的粒子尺寸和交联剂三烯丙基异三聚氰酸酯(TAIC)含量对PVC/ACR共混物力学性能与形态结构的影响。结果表明,随着核/壳比的增大,ACR的增韧效率有了明显的提高;交联剂的加入改变了ACR的刚性与韧性,进而对共混物的性能有了较大的影响,随着交联剂含量的增加,共混物的冲击强度先变大后减小,当交联剂的含量为4%,ACR的添加量为8 phr时,共混物的冲击强度达到了1 196.70 J/m;随着橡胶粒子尺寸的增加,共混物的韧性逐渐降低。扫描电子显微镜分析表明,ACR增韧PVC的主要增韧机理是橡胶的空洞化和基体的剪切屈服。     

ABS接枝共聚物核壳比对ABS树脂性能的影响

采用乳液聚合技术,通过改变聚丁二烯(PB)与共聚单体的投料比合成了一系列不同核壳比的ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)接枝共聚物,将其与SAN树脂熔融共混制备ABS树脂。利用动态力学分析仪(DMA)和扫描电子显微镜(SEM)对ABS树脂的结构与性能进行了表征。结果发现:共混物(ABS树脂)的冲击强度随着接枝共聚物核壳比的增加呈现先增大后减小的趋势,而拉伸强度变化则不明显;橡胶相最大介质损耗因数((tanδ)_(max))的大小取决于接枝共聚物的核壳比;由核壳比为70/30的接枝共聚物制备的共混物表现出明显的韧性断裂特征,这与力学测试的结果相符。     

核壳改性剂增韧聚苯醚/聚苯乙烯共混物的形态结构及性能

采用乳液聚合方法合成了核壳比为50/50(聚丁二烯/聚苯乙烯,PB/PS),粒径分别为120 nm和350 nm的PB-g-PS接枝共聚物,而后将PB-g-PS弹性体与高抗冲聚苯乙烯(HIPS)同时作为改性剂增韧聚苯醚(PPO)/聚苯乙烯(PS)共混物,考察了基体组成(PPO/PS)和橡胶粒子尺寸对HIPS/PPO/PS/PB-g-PS共混物的力学性能及形态结构的影响。结果表明,随着基体中PPO含量的增加,共混物的冲击强度和拉伸屈服强度显著提高。HIPS中Salami结构橡胶粒子和亚微米尺寸橡胶粒子在PPO/PS基体中分散状态较好,协同增强了共混物的韧性;随着PB-gPS橡胶粒子尺寸的增加,共混物的冲击强度逐渐增加而拉伸屈服强度无明显变化,同时共混物的冲击断裂方式逐渐由脆性断裂向韧性断裂发生转变。     

PLA/GMS/ACR共混体系的制备与性能研究

采用熔融共混法制备了由核壳结构丙烯酸酯类冲击改性剂(ACR)和增塑剂单硬脂酸甘油酯(GMS)增韧增塑改性的聚乳酸(PLA),固定GMS用量为20%,研究了ACR对PLA/GMS/ACR共混体系相容性、力学性能以及流变行为的影响。结果表明:ACR的壳层与PLA具有部分相容性;随着ACR用量的增加,PLA/GMS/ACR共混物的冲击强度先增大后减小,当ACR用量为10%时,共混物的冲击强度最大,为63.7 kJ/m~2,断裂伸长率最大达到100%,与PLA/GMS相比,PLA/GMS/ACR共混物的储能模量和复数黏度均随着ACR用量的增加而提高。     

正交试验法优化ACR增韧PLA的制备工艺

采用乳液聚合法制备了一系列核壳型增韧改性剂ACR并用于聚乳酸(PLA)的增韧。利用L16(45)正交试验设计方法,研究了ACR粒子的核壳比、粒径、用量以及交联剂用量对共混体系结构和性能的影响。结果得出增韧PLA的最佳工艺条件为:ACR核壳比75/25,粒径约185.0 nm,用量20%,交联剂用量0.5%。此时PLA/ACR共混物的冲击强度为29.128 kJ/m~2,约为纯PLA的11倍。极差分析结果表明,ACR用量和核壳比是影响增韧效果的主要因素。     

“核壳结构”粒子对PA6/SEBS-g-MA/PPO共混物的增韧作用

采用熔融共混法制备了尼龙6/马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物/聚苯醚(PA6/SEBS-g-MA/PPO)共混物,研究了PPO在PA6/SEBS-g-MA/PPO共混物中的作用。通过扫描电镜(SEM)和摆锤冲击仪分别研究了PPO的用量对PA6/SEBS-g-MA/PPO共混物的形貌结构和缺口冲击强度的影响。通过接触角法测量得到共混物各个组分的表面能,并计算出各组分间的界面张力。在界面张力和铺展系数的作用下,PA6基体中形成以PPO为核,SEBS-g-MA为壳的"核壳结构"粒子。冲击测试表明,"核壳结构"粒子对PA6的增韧发挥主要作用。在一定范围内,随PPO用量的增加,形成的"核壳结构"粒子数增加,PA6/SEBS-g-MA/PPO共混物的冲击强度先增大后减小。     

PLA/MAM合金的制备与性能的研究

采用熔融共混的方法制备聚乳酸(PLA)/聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚丙烯酸丁酯-b-聚甲基丙烯酸甲酯嵌段共聚物(MAM)共混物并对其力学性能和界面结构进行了研究。研究结果表明:MAM与PLA具有一定相容性,能够有效增韧PLA,当MAM质量分数为20%时,共混物的冲击强度可达19.9 kJ/m~2,但共混物的拉伸强度、模量和结晶度随着MAM含量的增加而减小,分散相粒子的尺寸随着MAM含量的增加而增大。     

高阻隔PLA油瓶的制备及性能研究

以乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)为阻隔剂,与聚乳酸(PLA)通过熔融共混,然后注拉吹得到高阻隔PLA油瓶。对PLA/EVOH油瓶及共混物的热性能、力学性能、阻隔性能、熔体强度和分子量进行了研究。结果表明,EVOH的加入改善了PLA的阻隔性。随着EVOH含量(2%~10%)的增加,聚乳酸油瓶的阻氧性能提高59%~63%,阻水性能提高32~37%。而且,EVOH的加入也提高了PLA/EVOH共混物的拉伸强度及油瓶的垂直载压性能。熔体强度测试结果表明,随着EVOH含量的增加,PLA/EVOH共混物的熔融指数降低。     

己二酸-对苯二甲酸-丁二酯共聚物对聚乳酸的增韧改性

采用熔融共混法在同向旋转双螺杆挤出机上制备了不同配比的聚乳酸/己二酸-对苯二甲酸-丁二酯共聚物(PLA/PBAT)共混物、PLA/PBAT/扩链剂(ADR)共混物和不同工艺条件时(不同螺杆转速、不同温度)的PLA/PBAT共混物;通过扫描电子显微镜考察了共混物的形态结构,并对其冲击性能进行了测试。结果表明,在PLA/PBAT配比为85/15时共混物呈现出韧性断面,同时冲击强度也明显增加,说明PBAT的加入大大改善了PLA的脆性;扩链剂ADR的加入,进一步改善了共混物的韧性,在ADR用量为0.6%时,冲击强度提高了320%;随着螺杆转速的增加,PLA/PBAT(85/15)共混物的韧性提高,在螺杆转速为80r/min时冲击强度达到最大值11.25kJ/m2。     

PMMA/SAN/ABS共混物的结构与性能研究

采用乳液聚合技术合成丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)接枝粉料,将制得的ABS接枝粉料与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)熔融共混,制备透明ABS树脂。研究了体系橡胶含量,接枝粉料壳层组成,基体组成对透明ABS树脂结构与性能的影响。结果表明,随着体系橡胶含量的增加,共混物的冲击强度增大,透光率略有降低;壳层组成为75/25的共混物具有较高的韧性和透明性;随着基体PMMA/SAN组成的增加,共混物的冲击强度基本不变,而透光率先增大后减小。透射电子显微镜(TEM)研究表明,壳层组成为75/25的橡胶粒子能均匀地分散在基体中。     

PLA/PHBV共混改性研究

采用熔融共混法制备了聚乳酸/聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸酯)(PLA/PHBV)共混物,研究了PLA/PHBV质量比以及滑石粉(Talc)含量对PLA/PHBV共混物性能的影响。结果表明,随着PHBV含量的增加,PLA/PHBV的结晶度先降低后升高,断裂伸长率提高了21.81%,冲击强度提高了35.9%,拉伸强度下降;随着Talc含量的增加,PLA/PHBV/Talc的结晶度增大,冲击强度提高了12.4%,但是断裂伸长率和拉伸强度有所下降;在不显著降低拉伸强度和弯曲强度的前提下,PHBV的含量为20%(质量分数,下同)且Talc含量为1.5%时,复合材料的力学性能最优。     

MMA-co-GMA增容PBAT/PLA共混材料结构与性能

利用甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规共聚物(MG)为相容剂,采用熔融共混法制备了聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)生物降解共混材料。MG中的环氧官能团与PBAT和PLA中的端基之间的增容反应生成PBAT-co-MG-co-PLA大分子相容剂提高二者之间的相容性。MG的加入导致PLA相的最大分解速率温度明显向高温方向移动,耐热性提高,而PBAT相最大分解速率温度几乎没有变化。MG的增容作用促进了PBAT相的均匀分散、较小的粒子尺寸和窄的分布。动态流变测试结果表明,PBAT/PLA/MG共混材料比PBAT/PLA共混物具有更高的复数黏度和储能模量,增容反应增加了界面相互作用和熔体强度。同PBAT/PLA共混材料相比,MG的增容作导致PBAT/PLA/MG共混物表现出更高的冲击韧性、断裂伸长率和拉伸强度。     

聚乳酸共混增韧和耐热性能的研究

将乙烯/甲基丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(GEBMA)和滑石粉(Talc)按不同比例加入聚乳酸(PLA)基体中,熔融共混制备PLA/GEBMA/Talc共混物。将GEBMA的质量分数固定为10%,探讨了不同含量的Talc对PLA/GEBMA/Talc共混物的力学性能、流变性能、热性能、相形态以及耐热性能的影响。结果表明:GEBMA的加入提高了PLA的韧性,冲击强度从纯PLA的4.3 kJ/m~2提高到PLA/GEBMA(90/10)的21.6 kJ/m~2。随着Talc含量的增加,PLA/GEBMA/Talc共混物的拉伸强度和冲击强度降低,弹性模量增加,PLA/GEBMA/Talc材料具有良好的力学性能。Talc起到了异相成核作用,可以提高结晶速率,减小PLA的晶体尺寸,改善了共混物的耐热性能。PLA/GEBMA/Talc材料可广泛用于可生物降解的注塑产品。     

天然橡胶和纤维素纳米晶对聚乳酸的共混改性研究

通过在天然橡胶(NR)分子链上接枝丙烯酸丁酯(BA)制备接枝改性物NR-g-PBA,并将NR-g-PBA以及NRg-PBA和纤维素纳米晶(CNC)分别与聚乳酸(PLA)熔融共混,得到PLA/NR-g-PBA二元共混物和PLA/NR-g-PBA/CNC三元共混物。研究NR-g-PBA和CNC对共混物力学性能、结晶性能和热稳定性的影响。结果表明:与PLA相比,PLA/NR-g-PBA二元共混物的韧性提高,但拉伸强度降低;随着CNC用量增大,PLA/NR-g-PBA/CNC三元共混物的拉伸强度和拉断伸长率均呈先提高后降低趋势,PLA/NR-g-PBA/CNC共混物(CNC相对于PLA的质量分数为0. 005)的拉伸强度最高,PLA/NR-g-PBA/CNC共混物(CNC相对于PLA的质量分数为0. 01)的拉断伸长率最高;PLA/NR-g-PBA二元共混物和PLA/NR-g-PBA/CNC三元共混物的结晶温度和结晶度均比纯PLA有所提高;NR-g-PBA和CNC的引入有助于提高PLA的热稳定性。     

PLA/PBAT 共混体系相容性研究

采用熔融共混法制备了聚乳酸/聚己二酸-对苯二甲酸-丁二酯共聚物(PLA/PBAT)共混物,研究了不同含量的钛酸四丁酯(TBT)、过氧化苯甲酰(BPO)和乙酰化柠檬酸三丁酯(ATBC)对PLA/PBAT共混物(PLA/PBAT质量比为50/50)相容性的影响,同时,利用万能力学试验机、差示扫描量热仪及扫描电子显微镜对共混物的力学性能、热性能以及微观形态进行了表征。结果表明,相容剂BPO和TBT均能改善PLA/PBAT的相容性;当BPO、ATBC添加量分别为0.5份(质量份,下同)时,共混物的拉伸强度达到最大值,分别为39MPa和38MPa,使得材料刚性增加,但对材料韧性改善效果一般;当TBT添加量为0.5份时,共混物的断裂伸长率达到最大值263%,使得材料韧性提高。     

核壳结构微纳橡胶粒子的可控合成及对PPO/PS共混体系的增韧

采用乳液聚合方法在粒径为100 nm的聚丁二烯(PB)胶乳上接枝聚合苯乙烯(St),合成了核壳比为70/30(PB/PS)的PB-g-PS接枝共聚物,将其与聚苯醚(PPO)、聚苯乙烯(PS)树脂熔融共混,制备出一系列橡胶含量、基体组成不同的PPO/PS/PB-g-PS共混物,并考察了共混物的相容性、力学性能及形态结构。结果发现:PPO与PS为完全相容体系,且PB-g-PS在PPO/PS基体中的均匀分散程度随体系中PPO引入量的增大而明显改善,共混物的冲击强度及屈服强度也随之逐渐增大,进而促使共混物发生脆-韧转变所需的橡胶含量逐渐降低;随着共混体系中橡胶含量的增加,共混物的冲击强度逐渐提高,而屈服强度却逐渐降低,共混物的韧性断裂特征越发显著。     

PVC/耐热改性剂共混体系的力学及耐热性能研究

以具有核壳结构的纳米级交联粒子为耐热改性剂,系统研究了聚氯乙烯(PVC)树脂/粒子耐热改性剂/甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)树脂三元共混体系的力学性能、维卡耐热性能及流变行为,探讨了刚性粒子和橡胶粒子在PVC树脂增韧和耐热改性过程中的相互作用及关键影响因素。结果表明:具有核壳结构的纳米离子型耐热改性剂可以显著提高PVC树脂的维卡软化温度,加入MBS树脂可提高共混物冲击强度。研究发现,PVC中加入8份MBS和15份耐热改性剂,可制得耐热、抗冲兼备的PVC共混新材料。     

ACR抗冲击改性剂的合成及其在聚乳酸改性中的应用研究

通过对粒子形态及结构设计,合成了以适度交联的聚有机硅橡胶和丙烯酸丁酯共聚物的复合橡胶相为核,以甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物为壳,具有核/壳结构的丙烯酸酯类共聚物（ACR）抗冲击改性剂。用红外光谱和透射电子显微镜对其组成和结构进行了表征,并对其在聚乳酸（PLA）中的应用进行了研究。结果表明,当ACR的平均粒径为280 nm时,添加10 %的ACR,PLA/ACR共混物的缺口冲击强度可达39.6 kJ/m2, 雾度小于20 %,熔融塑化时间降低9 min,平衡扭矩提高3.3 N·m,最大扭矩提高2 N·m。