复合体系中微观相界面对材料性能的影响 Ⅱ反应性偶联剂体系对HDPE/CaCO_3的增韧效果

根据高密度聚乙烯/碳酸钙(HDPE/CaCO_3)复合体系中各种相界面的特征,把CaCO_3和偶联剂之间通过某种物理化学作用所形成的相界面称之为第1相界面,把偶联剂和HDPE基体之间通过缠绕等作用所形成的相界面称之为第2相界面,考察了反应性偶联剂和助偶联剂对HDPE/CaCO_3复合体系中第2相界面的强化作用及其对复合体系增韧效果的影响。结果表明,反应性偶联剂和助偶联剂在体系中的反应可实现对偶联剂分子链的延长,其结果不仅使HDPE树脂的脆韧转变提前,而且使HDPE/CaCO_3复合体系的韧性大大提高,最高可达基体树脂的12倍左右;CaCO_3对HDPE树脂的增韧行为主要受偶联剂的种类和CaCO_3的添加方法的影响,在使用同种偶联剂处理的情况下,基体树脂的韧性等因素均不会改变其对HDPE树脂的增韧效果和倾向;在本研究使用反应性偶联剂和助偶联剂的条件下,发现基体树脂的分子量较低时,HDPE/CaCO_3复合体系的缺口冲击强度提高较大。     

复合体系中微观相界面对材料性能的影响 Ⅰ.烷基羧酸盐对HDPE/CaCO_3复合体系的增韧效果

考察了烷基羧酸盐对高密度聚乙烯(HDPE)/CaCO_3复合体系中微观相界面的作用及其对复合体系增韧效果的影响。结果表明,烷基羧酸盐可以通过和CaCO_3的化学作用,被牢固地键接在CaCO_3表面上形成具有较高界面强度的第一相界面,当烷基羧酸盐的分子链长大于等于18个碳原子,并在1.0％～2.0％(质量分数,全文同)合适的添加量范围时,烷基羧酸盐可和基体进行有效的物理缠结形成具有较高界面强度的第二相界面;而只有在HDPE/CaCO_3复合体系中第一相界面、第二相界面均具有较高的界面强度,且在CaCO_3粒子之间的基体层厚度达到临界基体层厚度时,体系才能发生脆韧转变;分子链长为18个碳原子的烷基羧酸盐A3对HDPE/CaCO_3复合体系有着良好的偶联化效果,其体系不仅综合物性好,而且冲击韧性高,在本研究条件下当其处理量为1.5％、CaCO_3添加量为50％时,体系的缺口冲击强度可比基体提高5.2倍。     

复合体系中微观相界面对材料性能的影响：Ⅲ.非反应性助偶联剂对H …

将改性石蜡（ＮＲ）作为非反应助偶联剂，考察了其对高密度聚乙烯／碳酸钙（ＨＤＰＥ／ＣａＣＯ３）复合体系中微观相界面的作用及其对体系物理机械性能的影响。结果表明：由于新的第３相界面的形成，一方面改善了ＣａＣＯ３与基体树脂之间的界面粘结状态，另一方面增加了ＣａＣＯ３与基体树脂之间的力学作用层厚度，促进了ＣａＣＯ３对ＨＤＰＥ树脂的增韧作用，使冲击强度得到大幅度的提高。ＮＲ的改性作用与基体树脂的韧性、偶联剂     

复合基体在PP三元共混体系中的增韧作用

本文研究了 PP,HDPE 和弹性体三元共混体系的形态、形变与组合的关系,重点分析了 PP/HDPE=1/1的复合基体对 PP 三元共混体系的增韧作用。采用10%弹性体与 PP/HDPE 复合基体共混,可获得具有较大冲击韧性的 PP 共混材料,其常温缺口冲击强度为66.6KJ/m~2,低温(-20℃)缺口冲击强度为9.6KJ/m~2。研究表明,PP/HDPE 复合基体的增韧作用有以下几方面:1.细化了 PP 球晶形态,PP 球晶以无规则碎块形态存在,弹性体同样起着相同的作用,2.改善了弹性体与 PP/HDPE 复合基体之间的界面粘结性能,3.改善了弹性体分散相在 PP/HDPE 复合基体內的分散状态,4.改变了基体的形变特性,与弹性体掺混后,发生银纹和剪切形变。     

滑石粉及CaCO3对HDPE的共复合研究

在反应性偶联剂及助偶联剂存在下，将CaCO3或滑石粉对高密度聚乙烯（HDPE）进行复合时，随复合粉体含量的增加，CaCO3复合体系表现为拉伸强度下降但冲击强度大幅度增加，滑石粉复合体系则表现为拉伸强度有较大的增加但冲击强度有较大的下降；将滑石粉和CaCO3进行共复合时，可以同时发挥片状滑石粉的增强作用和近球状CaCO3的增韧作用，得到综合力学性能较好的复合材料，但其配合比、粉体总添加量及助偶联剂添加量将对体系的力学性能产生较大的影响；各体系冲击断面的扫描电子显微镜照片所显示的微观形状和其力学物性有较好的对应，证明在共复合体系中，CaCO3既能通过偶联剂及助偶联剂的作用对HDPE产生较好的增韧效果，又能对滑石粉的分散起到一定的促进作用，使体系的拉伸强度有所提高。     

纳米CaCO_3/纳米SiO_2共混改性HDPE的性能研究

采用钛酸酯偶联剂改性纳米CaCO_3,硅烷偶联剂改性纳米SiO_2,并用其填充高密度聚乙烯(HDPE),并对二元、三元复合物进行了微观形貌表征和力学性能测试。结果表明,纳米CaCO_3主要起到增韧的作用,纳米SiO_2主要起到增强的作用,HDPE/纳米CaCO_3/纳米SiO_2混合质量比为100∶25∶7的三元复合物的拉伸强度比纯HDPE提高了17.6%,缺口冲击强度提高了34.5%。     

空心玻璃微珠增韧高密度聚乙烯的性能研究

采用玻璃微珠（GB）对高密度聚乙烯（HDPE）进行增韧改性。通过扫描电子显微镜、偏光显微镜和力学性能测试考察了偶联剂处理、基体韧性、玻璃微珠粒子用量、粒径大小和结晶等因素对HDPE/GB体系微观形态和性能的影响。结果表明,偶联剂可以明显改善空心玻璃微珠在基体中的分散,对于HDPE/GB体系,要求基体的最低冲击强度为5.0～5.5KJ/m2。玻璃微珠用量25%,粒径2.5μm时,冲击强度可达38.0kJ/m2。     

水镁石对HDPE的复合改性研究

采用水镁石对高密度聚乙烯（HDPE）进行了复合改性研究。结果表明：在适当的偶联剂处理条件下，水镁石对HDPE的复合，不仅可以改善体系的阻燃性能，其阻燃效果和氢氧化镁及氢氧化铝基本相同，而且可以使其复合体系的机构性能特别是冲击强度得到较大幅度地提高。当水镁石添加的质量分数为50％时，体系的拉伸强度仅有小幅度（8％）下降，而冲击强度则达到基体树脂的4．3－6．5倍，氧指数值为24．1％。     

不同碳酸钙填充聚氯乙烯复合材料力学性能研究

用直接填充分散法(熔融共混法)将微米、亚微米、纳米、纳米包覆微米级复合(微-纳米复合)碳酸钙(CaCO_3)填充到聚氯乙烯(PVC)基体中,制备出不同配比的PVC/CaCO_3复合材料,测量并对比分析了不同复合材料体系的力学性能,计算了复合材料的界面黏结强度。结果表明:多数情况下,PVC/CaCO_3复合材料比纯PVC具有更好的力学性能;改性CaCO_3比未改性CaCO_3填充的PVC复合材料的力学性能更高;纳米包覆重质CaCO_3比普通重质CaCO_3填充的PVC复合材料的力学性能更好;在四种CaCO_3样品中,普通轻质CaCO_3和超细轻质CaCO_3填充PVC复合体系的力学性能相对较好;就界面黏结强度而言,超细轻质CaCO_3与基体树脂的界面黏结强度最高,普通轻质CaCO_3的最低,纳米包覆CaCO_3(通过化学方法在重质CaCO_3表面生成纳米级CaCO_3)与PVC基体树脂的界面黏结强度比重质CaCO_3的高,改性后的CaCO_3与基体的界面黏结强度均有所提高。     

脆性塑料PS对PVC的增韧

研究了脆性塑料ＰＳ及ＰＳ／ＰＭＭＡ（核－壳型粒子）对ＰＶＣ基体的增韧。讨论了基体韧性、分散相含量、相界面的影响。结果表明，（１）ＰＳ能提高未增韧ＰＶＣ体系的冲击强度，但导致屈服应力下降；（２）冲击强度随ＰＳ含量的改变有一极大值，提示与弹性体改性有不同的增韧机理；（３）对ＰＶＣ基体进行预增韧能显著提高ＰＳ的增韧作用，但未改变增韧机理；（４）分散相与基体界面作用力对整个复合体系的性能影响很大，但对冲击强度来说，并非相间作用力越大越好；（５）空穴的存在表明，在脆性塑料增韧体系中，并不一定都如Ｋｏｒａｕｃｈｉ提出的“冷拉机理”，有可能存在“空穴增韧”机理。     

碳酸钙表面辐照改性及对HDPE／CaCO3体系性能的影响

本文介绍CaCO_3表面的辐照改性以及改性CaCO_3对HDPE/CaCO_3体系性能的影响。通过高能辐照,使CaCO_3表面接上乙烯基单体,形成一层有机膜。由改性CaCO_3和液体石蜡的接触角、吸油率和平均粒径等的测定表明,该有机膜使CaCO_3的亲油性和吸油率提高,对CaCO_3粒径的影响较小。通过改性前后CaCO_3/HDPE体系力学和流变性能的测定可知,由于该有机膜改善了HDPE和CaCO_3之间的相容性,改性体系的拉伸强度和冲击韧性有明显提高,加工流变性能也有所改善,其熔体粘度较低,温敏性较好。     

硅灰石对HDPE树脂的复合效果及增强增韧条件

研究了硅灰石对HDPE树脂的复合效果及增强增韧条件。结果表明：采用反应偶联的方法,可使复合体系在较低的硅灰石含量下发生脆韧转变,并实现冲击韧性的大幅度提高;尽管随硅灰石的含量增加,复合体系的拉伸强度将有一定程度的下降,但和CaCO3及滑石粉等相比,HDPE／硅灰石复合体系有着非常均衡的物理力学性能,如在50％的高添加量下,反应偶联体系的拉伸强度不仅能保持在基体树脂同等水平,而且冲击强度能提高数倍;在采用反应偶联法、硅灰石为1250目及小于30％的添加量时,硅灰石复合完全可以实现对HDPE树脂的增强增韧。     

羧化聚乙烯在HDPE/CaCO_3体系中的偶联作用

本文论述了马来酸酐与聚乙烯、聚乙烯齐聚物的接枝共聚物对碳酸钙的包覆改性以及高填充量的填充母料、HDPE/CaCO_3复合料,通过对母料的红外光谱分析及其复合料的机械性能的测定,表明该接枝共聚物在 HDPE/CaCO_3体系中能起较好的偶联作用。     

硼酸酯偶联剂在HDPE/水镁石复合材料中的应用

用自制的硼酸酯偶联剂改性水镁石,然后将改性水镁石添加到高密度聚乙烯(HDPE)中制得HDPE/水镁石复合材料,并对其进行氧指数、力学性能和微观形貌等测试。结果表明:经硼酸酯偶联剂处理的水镁石的活化指数可达49.7%;活化水镁石用量为50%时,HDPE/水镁石复合材料的氧指数达到24.1%,冲击强度由纯HDPE的6.2 kJ/m2提高到7.9 kJ/m2。SEM测试结果表明:改性水镁石与HDPE基体的相容性较好,并具有良好的增韧作用。     

BMI/DBA/PC改性树脂体系的制备与性能研究

采用熔融预聚法制备N, N'-4, 4' -二苯甲烷双马来酰亚胺（BMI）/二烯丙基双酚A(DBA)/聚碳酸酯（PC） (BMI/DBA/PC) 改性树脂体系,研究了含有不同含量PC的改性树脂的力学性能、热稳定性及界面结构。结果表明,PC的加入能明显提高树脂的韧性和强度;当PC含量为8 %（质量分数,下同）时,相比BMI/DBA树脂浇铸体,BMI/DBA/PC树脂浇铸体的拉伸强度提高36.3 %,冲击强度提高109.1 %;改性树脂体系保持了优异的热稳定性和较高的热变形温度;改性树脂体系的相界面结构为PC相以微球状分散于BMI/DBA中,相界面较厚,界面作用较好。     

超细CaCO_3对PVC/ABS二元体系增韧改性的探讨

本实验采用了非弹性体增韧的概念,利用无机刚性粒子超细CaCO_3对PVC/ABS体系进行增韧改性。结果表明,CaCO_3用量为15份时,共混物的韧性有较大幅度的提高。本实验还考察了不同共混温度对体系增韧效果的影响。此外,运用J积分法对PVC/ABS/CaCO_3体系韧性进行了表征。     

改性NR对PVC增韧研究

研究了改性天然橡胶(NR)的性质对聚氯乙烯(PVC)硬质材料的增韧作用。发现改性NR的主链结构、支链的极性、NR含量等是影响改性NR/PVC共混材料的冲击强度的主要因素。交联型改性NR对PVC有显著的增韧效果,其共混材料的冲击强度高达60kJ/m~2,比纯PVC材料高15倍以上。扫描电子显微镜照片显示交联型改性NR/PVC共混材料的冲击断面布满均匀细密的“须根”,无裂缝,无NR粒子剥离现象。透射电子显微镜分析显示,交联型改性NR/PVC的相界面有模糊的过渡层,说明二者部分相容。     

偶联剂处理对阻燃稻秸/HDPE复合材料性能的影响

以稻秸为反应相,采用原位聚合反应在稻秸表面构筑聚磷酸铵(APP),再与高密度聚乙烯(HDPE)复合制成APP/稻秸/HDPE复合材料。通过添加偶联剂(异氰酸酯、钛酸酯偶联剂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷)探讨偶联剂对APP/稻秸/HDPE复合材料性能的影响。极限氧指数测试表明,偶联剂有利于提高稻秸/HDPE复合材料的阻燃性能,当钛酸酯偶联剂的质量分数为3.0%时,复合材料的极限氧指数最大,为23.68%。力学性能测试表明,偶联剂改性对APP/稻秸/HDPE复合材料的拉伸强度和弯曲强度影响不大,但能显著增加复合材料的断裂伸长率,特别是钛酸酯偶联剂使APP/稻秸/HDPE复合材料的断裂伸长率和冲击强度得到改善。SEM分析显示,偶联剂的加入改善了APP、稻秸、HDPE之间的相容性,当偶联剂为钛酸酯偶联剂时,APP/稻秸/HDPE复合材料界面相容性最佳。     

高分子偶联剂在CaCO3填充PVC体系中的应用研究

本文从复合材料界面作用理论和高分子合金化理论出发,设计或合成了三种高分子偶联剂,用于改善PVC/CaCO_3高填充体系复合材料的强度和韧性。通过酸碱性、玻璃化转变温度(Tg)、Molar实验和扫描电镜观察,探讨了三种高分子偶联剂在PVC/CaCO_3中的作用机理,并建立了高分子偶联剂作用的物理模型。     

具有核壳结构特征的相包容粒子设计及其对POM树脂的增韧条件

以POM/TPU/CaCO3复合体系为基础,采用界面诱导技术使TPU被诱导并包覆在CaCO3表面上,自动地形成以CaCO3为核,以TPU为壳的相包容粒子,并实现了对POM树脂的有效增韧,改性材料不仅制备方法简单,而且在性能上完全达到了目前POM/TPU合金的水准。首次证明了利用具有包覆层的无机刚性粒子对高分子基体进行增韧时,其脆-韧转变不仅和增韧粒子的粒间距有关,而且和粒子包覆层厚度有关。对POM树脂而言,只有体系的粒间距达到临界值Tc≤0．18μm,且包覆层厚度达到临界值Lc≥0．7μm时,材料才有可能发生脆-韧转变,此时材料的冲击强度可比POM基体树脂增大十数倍,而且拉伸强度可达30MPa左右。