口罩过滤材料及其驻极技术的研究进展

综述了口罩的发展历史及其核心过滤层聚合物非织造布种类和相应驻极技术的最新进展,其中驻极工艺包括电晕充电、水驻极和静电纺丝等,需要辅以驻极添加剂,常用的聚合物非织造过滤材料主要有聚丙烯和聚乳酸。同时,对其未来的发展趋势进行了展望。

高韧性透明聚丙烯的制备及性能

本文研究不同牌号(PPB-MT25-S、SM198、J-570S、RP346R、UT8012M)聚丙烯(PP)的结晶行为、力学性能、低温韧性、透光率和雾度,同时考察了烯烃嵌段共聚物(OBC)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、乙烯-辛烯共聚物(POE)、丙烯基弹性体(PBE)对牌号为PPB-MT25-S的PP(PP-B)性能的影响。结果表明,PP-B在128℃开始结晶,拉伸强度和常温(23℃)悬臂梁缺口冲击强度分别为23.9 MPa及12.6 kJ/m^(2),-5℃环境下悬臂梁缺口冲击强度为3.94 kJ/m^(2),透光率在80%以上,雾度为40.00%,PP-B表现出优异的综合性能。以PP-B为基体,分别采用OBC、SEBS、POE及PBE对其进行增韧。其中,SEBS增韧的PP材料(PP-B/SEBS)的拉伸强度和断裂伸长率分别为24 MPa及257%,常温下悬臂梁缺口冲击强度为16.4 kJ/m^(2),-5℃下悬臂梁缺口冲击强度为2.53 kJ/m^(2),表现出优异的力学性能及低温韧性。同时,PP-B/SEBS的刚韧平衡因子为1.76,表现出极高的刚韧平衡性;PP-B/SEBS的透光率和雾度分别为84.4%和23.87%,表现出优异的透光性。

微塑料老化特征及多维表征技术研究进展

微塑料是一种在全球广泛存在的新型污染物,能通过食物链传递或直接摄入的方式给人体健康带来严重危害。微塑料在环境中会遭受各种老化作用,导致其环境行为和归趋进一步改变。微塑料的形状和结构特点使其难以准确检测,可靠的检测方法是研究微塑料环境老化行为的关键。本文系统地介绍了微塑料在自然环境中的老化方式和微塑料老化过程的探究方法,在此基础上重点总结了微塑料老化过程中关键特征的变化,进一步探讨了多维表征技术(成像技术、光谱分析技术和热分析技术)在评估微塑料老化过程时的优势与局限性,并展望未来微塑料老化的重点研究方向及老化检测技术的发展方向,以期为更全面评估环境微塑料的风险提供科学指导。

基于DOE试验设计的降低PP收缩率的优化

本文采用试验设计(DOE)中的全因子设计分析不同剂量的滑石粉(Talc)、乙烯-辛烯共聚物(POE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)以及成核剂二[2,2′-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯]羟基铝盐(TMP)对聚丙烯(PP)收缩率的影响,并分析了Talc/POE/LLDPE/TMP四者之间的相互作用。结果表明,滑石粉与另外其他三者具有一定的相互作用,但作用很弱,从对收缩率的贡献度来看,POE>LLDPE>Talc>TMP,收缩率最低可以低至0.2%;采用DOE中的混料设计分析总份数为45份的条件下PP/LLDPE/POE三元体系的收缩率,弯曲模量和悬臂梁缺口冲击强度,筛选出了最佳配比:PP为27.3份,LLDPE为17.7份,POE为0份。收缩率为0.58%,弯曲模量为1250 MPa,缺口冲击强度为36 kJ/m^(2);LLDPE与POE能促进彼此在PP中的分散,但这样加强分散效果其实不利于降低收缩率,这是因为三组分相容性的提升在一定程度上提高了材料的规整度,造成结晶度有所提升,从而出现了收缩率增加的情况。

埃洛石对硬质PVC材料的阻燃抑烟作用研究

硬质PVC材料具有优异的物理机械性能、阻燃性能和烟雾释放性能,同时又可满足汽车轻量化需求,因此在汽车领域中得到广泛应用。虽然PVC材料具有先天的阻燃特性,但在燃烧过程中释放的烟雾较大,应尽可能降低其燃烧条件下的发烟性能。因此,研究硬质PVC的燃烧性能十分必要。采用熔融共混方法,分别制备了硬质PVC、硬质PVC/超细碳酸钙、硬质PVC/埃洛石纳米复合材料,并对他们的结构和性能进行了研究。结果表明,相较于普通的硬质PVC和硬质PVC/超细碳酸钙体系,硬质PVC/埃洛石纳米复合材料中的埃洛石纳米颗粒实现了纳米级分散,并在物理机械性能方面表现出良好的均衡性,其弯曲模量提高25%、弯曲强度提高6%、拉伸强度提高5%、冲击性能提高5%。此外,由于埃洛石具有中空管状结构及较高的比表面积,因而能有效吸收PVC分解第一阶段产生的自由基和HCl气体,提高材料的热稳定性。热失重分析和锥形量热仪的燃烧特性测试结果表明,相较于普通的硬质PVC和硬质PVC/超细碳酸钙材料,硬质PVC/埃洛石纳米复合材料的最大热失重温度提高了约9℃,热释放速率降低49%、点燃时间延长10 s、总生烟量减少40%及成碳层更加完整坚固。埃洛石在阻燃和抑烟方面具有优异的性能,5份埃洛石纳米材料的引入,解决了硬质PVC材料在汽车轻量化过程中机械性能与阻燃性能间的矛盾,为天然一维纳米材料埃洛石在PVC阻燃抑烟改性中的应用奠定了基础。

针状填料对聚乙烯烟密度的影响

研究了针状填料对PE复合材料烟密度的影响。材料烟密度测试结果表明,单独添加50wt%的ATH时,PE复合材料的有焰最大比光密度为125.1,无焰最大比光密度为373.9。与单独添加ATH相比,当同时添加42.5wt%的ATH和7.5wt%的针状硅灰石时,PE复合材料有焰最大比光密度从125.1降低到86.6;无焰最大比光密度从373.9降低到293.5。而当同时添加42.5wt%的ATH和7.5wt%的球形碳酸钙时,PE复合材料有焰最大比光密度为163.5;无焰最大比光密度为411.2。针状的硅灰石提升了复合材料的抑烟性能。通过锥形量热和炭层分析发现,硅灰石提高了PE复合材料的炭层完整性和连续性,连续致密的炭层发挥了优异的覆盖隔绝作用,抑制了燃烧热的释放和烟雾的逸出,从而提高了PE复合材料的抑烟性能。

增韧改性COC性能研究

本文研究不同增韧剂对环烯烃类共聚物(COC)的力学性能的影响,并对比了ABS、PC的力学性能和耐化学溶剂性。结果表明,相较于COC试样,增韧改性试样的拉伸强度降低、断裂伸长率提高、弯曲性能明显降低及悬臂梁缺口冲击性能提高,表明增韧剂的引入发挥了显著的增韧效果;增韧改性试样的强度和模量与ABS试样接近一致,在常低温冲击韧性方面表现更加优异,但与PC试样仍然存在一定的差距;COC/SEBS试样表面观察不到断裂、微裂纹,ABS试样均能观察到表面断裂、微裂纹,表明COC/SEBS试样具有更优异的耐化学溶剂性能。

硅烷接枝聚乙烯反应的DSC研究

用DSC方法研究了HDPE、LLDPE在过氧化二异丙苯 (DCP)或 2 ,5 -二甲基 -2 ,5 -二 (叔丁过氧基 ) -3 -己炔 (DMTBH)引发下与乙烯基三乙氧基硅烷 (VTEOS)或乙烯基三甲氧基 (VTMOS)硅烷的接枝反应 ,着重考察了引发剂品种、硅烷用量对接枝反应程度 (以反应热表示 )的影响 ,所得结果可以为从配方上控制接枝反应提供依据。

硅烷与聚乙烯接枝反应的研究

用FTIR、DSC方法研究了不同引发剂 (DCP、DMTBH)引发两种硅烷 (VTEOS、VTMOS)与HDPE、LLDPE的接枝反应 ,确定了不同组合反应体系的反应活化能 (Ea)。结果表明 ,引发剂的分解特性 (分解温度和速度 )、硅烷的反应活性、PE的熔化特性 (熔点 )和反应能力是决定接枝反应特性 (温度范围、反应速度、接枝程度等 )的支配因素 ;DCP引发VTEOS接枝HDPE、LLDPE反应的Ea 分别为 190、16 0kJ/mol,VTMOS接枝HDPE反应的Ea 为 175kJ/mol;不同组合体系接枝反应特性的差异可由组分分子结构和Ea 不同来解释。

硅烷接枝HDPE和LLDPE的反应动力学研究

用差示扫描量热法研究了过氧化二异丙苯引发的硅烷接枝高密度聚乙烯(HDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)反应及其动力学特性。结果表明,该反应可按假定的自由基反应机理,用简化的动力学模型描述,遵循一级反应动力学,得出HDPE、LLDPE的接枝反应活化能分别为(190±5)kJ/mol、(160±5)kJ/mol,LLDPE的接枝反应热和反应程度大于HDPE。

硅烷交联聚乙烯加工流变性及其预交联研究

就硅烷接枝和交联聚乙烯的加工流变性能与预交联之间紧密的关系进行探讨。结果表明:加工转矩和预交联度随聚乙烯、硅烷、引发剂品种与用量的不同而不同,提高转速和温度有利于降低预交联度。实验还表明VTEOS(乙烯基三乙氧基硅烷)比VT-MOS(乙烯基三甲氧基硅烷)更易于接枝。

基于Moldflow的盒型产品的变形优化与机理探究

纤维增强复合材料类的盒型产品在注塑成型中经常存在变形问题,运用Moldflow软件进行模流分析,不仅得到其变形结果与实际注塑成型的变形趋势一致,还输出了减小这种变形的优化方案,成功地解决盒型产品在实际注塑过程中的变形问题。通过对纤维取向分布的研究,设计对比方案,得到了造成该盒型产品内凹变形的根本原因是盒型产品侧面上的强纤维取向,并深层次地从熔体流动层面阐述了不同纤维取向排布的原因,最终得到了在开模前期即可优化纤维增强材料成型盒型产品变形的方法,对该类产品的变形优化具有重要的指导意义。

填料与助熔剂对类陶瓷化聚烯烃炭层的影响研究

分别研究了成瓷填料的结构和助熔剂的熔点对类陶瓷化聚烯烃成炭性能的影响。垂直燃烧结果表明,片层云母成炭最强,炭层维持到114s才断裂,断裂长度达到10cm;球状碳酸钙炭层最差,93s就开始断裂,断裂长度仅4cm。同样使用针状硅灰石作为成瓷填料时,玻璃粉熔点更高时,炭层能维持到178s断裂,断裂长度达15cm。炭层徕卡显微镜结果表明,层状成瓷填料成炭更加致密完整;球形填料的炭层松散易碎有裂纹;玻璃粉熔点更高时,炭层的致密性增强。通过扫描电镜(SEM)研究不同成瓷填料和助熔剂的成炭机理,研究表明,片层结构填料形成的炭层层层堆叠,阻隔作用更强;高熔点玻璃粉的成炭更加平整光滑。

热塑性弹性体相容性与阻燃性能的研究

本文研究了不同分子量苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)对热塑性弹性体(TPE)的机械性能、挤出性能和相容性的影响。结果表明,高分子量SEBS力学性能更好。徕卡显微镜结果表明低分子量SEBS挤出外观更加光滑。扫描电镜(SEM)表明高分子量SEBS体系断面更粗糙,而低分子量SEBS断面均匀光滑,低分子量SEBS相容性更好。旋转流变测试表明中低分子量SEBS黏弹性更低,相容性更好。研究了无机次磷酸铝(AHP)、氢氧化镁(MDH)、三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)阻燃剂对TPE阻燃性能的影响,通过极限氧指数(LOI)和锥形量热测试发现,MCA体系的LOI值为25.5%。MPP体系的热释放速率峰值(pk-HRR)为229.4 kW/m^(2),总热释放量(THR)为76.3 MJ/m^(2),平均有效燃烧热(av-EHC)为24.4 MJ/kg。MPP发挥P-N协效,同时在气相和凝聚相发挥阻燃作用。电线垂直燃烧(VW-1燃烧)结果表明MPP气相和凝聚相协效体系的VW-1阻燃性能最好。

聚乙烯-尼龙共混材料的相容性及性能研究

考察了不同种类和含量的相容剂对聚乙烯(PE)/尼龙(PA)两相共混物的熔融结晶行为、两相形貌和力学性能的影响。结果表明:PE接枝马来酸酐(PE-g-MAH)和POE接枝马来酸酐(POE-g-MAH)都使得PE和PA的结晶峰相互靠近,并且随着含量增加,两者的熔融峰呈现融合的趋势。两种接枝物都能使得共混物中PA6团聚颗粒的尺寸减小,孔洞减少,相界面模糊。PE接枝马来酸酐和POE接枝马来酸酐都能提高共混材料的拉伸强度和冲击强度。

ABS/PBT合金的制备与性能研究

以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)高胶粉(HRP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为基体树脂,在基体树脂中加入苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN树脂)及适量相容剂,采用同向双螺杆挤出机制备出了具有优异力学性能的ABS/PBT合金。研究了HRP含量、SAN含量、相容剂种类及含量对合金性能的影响。结果表明,随着HRP含量的增加,ABS/PBT合金的冲击性能提高,拉伸性能、弯曲性能及热变形温度明显下降;SAN含量对合金力学性能影响很大,少量SAN就会对合金性能产生明显的负面效应;相容剂能够明显改善基体树脂的相容性,复合相容剂的加入,不仅能够改善基体树脂间的相容性,而且可有效提高合金的性能。所制备的ABS/PBT合金力学性能接近于市售聚碳酸酯(PC)/ABS合金,可部分取代PC/ABS合金。

无卤阻燃PBT的阻燃性及热稳定性

研究了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)与无卤磷-氮复配型阻燃剂复合体系的阻燃性能,着重研究了UL-94垂直燃烧性能、LOI以及TGA。结果表明:该P-N复配阻燃剂可有效地帮助复合体系通过UL-94燃烧性能测试,提高LOI及复合体系的热稳定性。

耐热阻燃ABS/PBT合金的性能研究

以十溴二苯乙烷、三(三溴苯基)氰尿酸酯(溴代三嗪)和溴化环氧为阻燃剂、三氧化二锑为阻燃协效剂,对ABS/PBT合金进行阻燃改性,并在阻燃合金体系中引入聚碳酸酯(PC)协同阻燃及提高耐热性能。考察阻燃剂种类、PC含量和PBT含量对阻燃ABS/PBT合金的力学性能、耐热性能及阻燃性能的影响。结果表明,采用溴代三嗪作为阻燃剂制备的ABS/PBT合金综合性能较好;PC的引入可明显提高合金的力学性能和耐热性能,降低溴系阻燃剂及阻燃协效剂的添加量,但会导致合金流动性下降;随着PBT含量的提高,合金的拉伸性能、弯曲性能及流动性提高,冲击性能及热变形温度(HDT)稍有下降。

聚丙烯制品中回收料的鉴别及检测技术研究

通过在聚丙烯(PP)体系中添加不同比例的回收料,采用多种分析方法,对聚丙烯新料及新料与回收料的混合料进行表征鉴定。结果表明,摩尔质量的变化、氧化诱导期、熔融结晶性能、熔体质量流动速率可以定性鉴别PP中是否添加了回收料。

一种快速评价HIPS材料后收缩性能的方法

通过时温等效原理,研究了一种快速评价HIPS材料后收缩性能的方法。结果表明：影响HIPS材料后收缩行为最关键因素是其不同尺度链段的松弛行为；高温热处理条件下,HIPS材料以主链松弛为主,而低温条件下以小尺寸链段运动的次级松弛为主,从而导致高温热处理的后收缩行为与室温不相符；通过降低热处理温度,在40℃~45℃热处理温度下放置168 h能够较好地模拟HIPS在室温下放置一个月的后收缩尺寸。