飞秒激光参数对硅橡胶表面结构与防冰性能影响的研究

目的 采用飞秒激光刻蚀硅橡胶表面,获得表面结构较优、润湿性能与防冰性能优异的超疏水硅橡胶表面。方法 通过控制变量,设计单因素试验,研究飞秒激光参数(填充间距、能量密度、扫描速度)对硅橡胶表面结构的影响规律。基于正交试验设计和极差分析获得使表面结构规整且表面粗糙度最大的相对最优工艺参数,研究飞秒激光参数对表面粗糙度的影响主次顺序。结果 飞秒激光刻蚀硅橡胶的相对最佳工艺参数如下:能量密度为5 J/cm²,扫描速度为200 mm/s,填充间距为20 μm。最优参数组下激光刻蚀的超疏水硅橡胶表面粗糙度达到最大值5.954 μm,具有规整的峰状凸起与微纳结构和优异的超疏水性能,水接触角高达165.3°,滚动角低至2.6°。该超疏水硅橡胶表面具有优异的防冰性能,在低温高湿环境下,与未处理的硅橡胶表面相比,结冰时间由67 s延长至312 s,冰黏附强度由39.6 kPa降低至7.4 kPa。超疏水硅橡胶还具有良好的循环除冰性能,经20次结冰/除冰循环后,冰黏附强度仍不超过20 kPa;此外,该表面还具有优异的耐腐蚀性能和良好的耐磨损性能。结论 飞秒激光增大能量密度和减小扫描速度会使激光刻蚀宽度增大,要避免纵向条纹,应控制填充间距不超过激光刻蚀宽度。激光参数优化后刻蚀出的超疏水硅橡胶表面具备优异的防冰性能,并且机械与化学稳定性较好,在恶劣环境中的防冰领域,具有广阔的应用前景。     

PA66短纤维用于提高聚甲基乙撑碳酸酯力学与热学性能的研究

聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)分子间作用力较低、力学和热学性能较差,通过双螺杆挤出制备PPC/PA66短纤维复合材料,促进PA66短纤维与PPC形成氢键作用力,有利于提高PPC材料的综合性能。红外光谱分析结果表明PA66短纤维的羰基与PPC分子链中的羟基之间形成了氢键,PA66短纤维的引入提高了PPC的力学性能和热学性能。当短纤维含量为20%(质量分数)时,复合材料的缺口冲击强度提高了315.8%,初始分解温度和玻璃化温度分别提高了32.2和3.8℃。当短纤维含量继续增加至30%(质量分数)时,由于高含量的纤维之间容易发生团聚,导致复合材料的力学性能略有下降。PPC力学和热学性能的显著提高,主要原因是氢键作用力的形成和PA66短纤维受力后发生的拉丝形变所引起。     

反应挤出马来酸酐接枝聚甲基乙撑碳酸酯的结构与热性能

通过反应挤出制备马来酸酐接枝聚甲基乙撑碳酸酯(PPC-g-MA),采用红外光谱分析、滴定法、溶液黏度测试等方法表征了PPC-g-MA的结构,通过热重分析和稳态粘弹流变性能测试,研究了接枝物的热性能,分析了PPC-g-MA结构与热性能的关系。PPC-g-MA的红外谱图显示在1640cm-1处出现碳碳双键伸缩振动吸收峰,说明MA成功接枝到PPC主链上。MA添加量由0.5phr增加至5phr,PPC-g-MA的接枝率、特性黏度和热稳定性先提高后降低。当MA添加量为0.5phr时,PPC-g-MA的接枝率为0.224%,此时产物的初始分解温度(T-5%)比纯PPC升高了8.2℃,特性黏度提高了1.22,复数黏度降低10%所消耗的时间延长了1875s;当MA添加量增加到1phr时,PPC-g-MA的接枝率和T-5%同时达到最大值,分别为0.284%和264.8℃。研究表明当MA添加量低于1phr时,产物的接枝率和特性黏度高,可提高PPC热性能。     

螺杆类型对玻纤增强液晶聚合物二次料流变及力学热学性能的影响

研究了挤出过程中螺杆类型的变化对玻纤增强液晶聚合物二次料(RLCP-6130)流变、力学、热学性能的影响。结果表明,采用长径比为30∶1、直径为30mm的单螺杆挤出,RLCP-6130的流变和热性能下降幅度最低,玻纤平均长度和力学性能下降幅度分别低于8.4%和7.6%。随着单螺杆长径比和直径的增加,复合材料在挤出过程的停留时间加长,受到的剪切作用也增加,材料的玻纤平均长度、力学和热学性能下降幅度增加。RLCP-6130采用双螺杆(L/D=30,Φ=30mm)挤出时,玻纤平均长度和力学性能下降幅度分别超过50%和21%,剪切黏度和热学性能也出现最大幅度的降低。     

双螺杆挤出机螺杆组合对聚丙烯/纳米CaCO3复合材料在线流变性能的影响

采用啮合型同向旋转双螺杆挤出机制备聚丙烯(PP)/纳米碳酸钙(nano-CaCO3)复合材料,制备过程中在双螺杆挤出机末端连接Haake在线流变仪进行在线流变性能测试。研究了两种螺杆组合结构、纳米CaCO3含量对PP/纳米CaCO3复合材料在线剪切黏度的影响,比较了在不同聚合物加工流场下PP/纳米CaCO3复合材料的在线流变性能。结果表明,引入分布混炼有利于降低复合材料的剪切黏度,复合材料剪切黏度随纳米粒子的加入先呈下降趋势,当达到某一含量后,再提高纳米粒子含量会使黏度提高。     

聚合物共混中的混沌混合

简述了混沌混合的发展历史及其表征方法，综述了混沌混合下聚合物共混物微观形态的演变及其对性能的影响，同时展望了以后的研究工作。     

黏土对超临界CO2在聚乳酸中溶解性能的影响

采用体积法测量超临界CO2在聚乳酸(PLA)及PLA/黏土纳米复合材料中的溶解性能,研究黏土对超临界CO2在PLA中溶解速率和溶解度的影响.结果表明:黏土的存在使超临界CO2在PLA中的溶解速率大大降低,溶解度从纯PLA的12.7%降低到复合材料的5.1%(测试温度170℃、压力10MPa),降幅达60%.从材料的流变性能和结晶性能两方面分析其内在原因.     

聚甲基乙撑碳酸酯/乙烯-乙烯醇共聚物/黏土复合材料的流变性能与阻透性能

采用熔融共混的方法制备了聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)/黏土和PPC/乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)/黏土纳米复合材料,测试了复合材料的流变性能和阻氧性能,并对其微观形态进行了分析。结果表明,当基材PPC相对分子质量较高时,PPC/黏土复合材料的复数黏度、储能模量和耗能模量也较高;随着黏土和相容剂马来酸酐接枝聚乙烯（PE-g-MAH）的添加, PPC/EVOH复合材料的复数黏度和模量明显增加,PE-g-MAH的加入使PPC、EVOH和黏土之间的界面作用力增强,改善了PPC与EVOH的相容性,同时提高了PPC/EVOH复合材料的阻氧性能。     

紊乱型单螺杆挤出机的动力学建模及其三维数值分析

建立了紊乱型螺杆（CS）非线性动力学模型，以描述单螺杆挤出过程中紊乱流动的形成，并且通过三维数值模拟对该模型进行了验证，仅有屏障棱的螺槽是无扰动的哈密顿系统，该系统由周期（广义）的状态空间内非线性振动的两个同斜层轨道和嵌套的椭圆形环构成，间隔插入的无屏障棱段表示扰动，对于小扰动，在靠近同斜层的固定点处，同斜层的混乱流动导致了康托尔集，而椭圆形旋转会转变为共振频带或KAM环，这取决于相应轨道频率比的可公度性，采用多变量的Q1＋P单元的有限元方法求解速度场，而采用四级Runge-Kutta方法求解质点流迹，得出的庞加莱截面验证了所提出的动力学模型，表明在小扰动的情况下，对应旋转数为1／3时出现了共振频带，随扰动强度的提高，庞加莱截面表明随机质点发生运动的随机区域变得更宽。     

PPC/PHB吹塑薄膜的相形态、力学和阻隔性能研究

采用挤出吹塑成型制备PPC/PHB复合材料薄膜,研究薄膜的微观形态与力学性能和阻隔性能之间的关系。结果表明,薄膜的拉伸强度随着PHB含量的增大逐渐增大,薄膜的纵向拉伸强度比横向拉伸强度高,横向直角撕裂强度比纵向略高,这与薄膜沿拉伸方向发生了一定的取向有关;薄膜的水蒸气渗透系数和氧气渗透系数均随着PHB含量的增大而不断减小,表明其阻水及阻氧性能得到提高;当PHB含量为30%(质量分数)时,与纯PPC相比,复合材料薄膜的氧气阻隔性能提升了约5倍。分别采用Fricke和Nielsen理论模型预测PPC/PHB复合材料薄膜的阻隔性能,探究影响PPC/PHB共混薄膜阻隔性能的作用机制,可为高阻隔性能的PPC/PHB复合材料制备提供理论指导。