高密度聚乙烯在中国湿热和寒冷气候中的自然老化行为

采用傅里叶变换红外光谱、高温凝胶渗透色谱法、差示扫描量热分析、扫描电子显微镜及力学测试等手段,对比分析了高密度聚乙烯(HDPE)在中国琼海(湿热)及海拉尔(寒冷)地区户外老化2年中的微观结构-宏观性能变化规律及自然老化机制。结果表明,HDPE在两地老化后均呈现相对分子质量快速降低、结晶度/能力先增后减、断裂伸长率和拉伸模量降低等现象,表明材料在2种气候条件下的老化行为及机制基本一致。HDPE的老化速率均随季节呈现快-慢-快的规律,但在琼海地区老化速度更快、程度更高,说明温度是影响老化的重要因素。

SiO_2纳米粒子填充PS/PMMA共连续共混物的应力松弛行为

采用流变测试和扫描电子显微镜技术,考察了亲水性SiO2纳米粒子对具有共连续结构的聚苯乙烯(PS)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(体积比50/50)共混物在步阶剪切应变下应力松弛行为的影响。研究表明,PS/PMMA共混物呈现两步应力松弛行为,即来源于本体聚合物的较快的松弛以及来源于界面的较慢的松弛。SiO2粒子的加入细化了共混物的形态尺寸,加速了共混物第二阶段的松弛行为。同时,实验结果进一步表明,填充共混物应力松弛行为的加快主要是由于SiO2的加入引起形态细化造成的,而并非组分粘弹性的变化。

光缆护套的热氧与光氧加速老化研究

通过强化的热氧及光氧加速老化实验,对五种室外光缆护套材料在不同环境因子作用下的失效行为实现了快速评估。结果表明,光缆护套的主要成分为聚乙烯以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。各种护套材料在热氧和光氧老化环境下的抗老化性能排序基本一致,但具体的老化失效行为存在明显不同:护套料在热氧老化过程中出现了表面发黏以及粗糙化现象;而在光氧老化过程中,材料向光面出现明显微裂纹,并伴随着填料的团聚及析出现象。

环氧树脂灌封料的固化动力学及固化工艺

采用流变学手段、非等温差示扫描量热法和原位升温傅里叶变换红外光谱法研究了2种环氧树脂灌封料的固化动力学,并对其固化工艺进行设计与验证。采用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa方程计算得到2种灌封料的平均表观活化能分别为70.76 kJ/mol和61.61 kJ/mol。根据DSC非等温曲线外推法获得体系的理论固化温度及时间,并依此得到的固化物与原始条件制备的固化物进行力学性能对比,发现影响固化工艺设计的关键因素是温度和时间。研究结果可为环氧树脂灌封料的固化工艺条件设计及实际应用提供理论参考。

天然橡胶光/热氧老化及抗老化性能研究进展

对天然橡胶的老化失效行为,特别是光/热氧老化机理进行了总结,同时综述了自然老化和人工加速老化等常见老化方法及天然橡胶的防老化技术,并展望了天然橡胶防老化技术未来的发展趋势。

天然橡胶复合材料极端工况下的磨耗行为及对后续光氧老化的影响

航空轮胎起降时工况极端严苛,日常停放时又会受到热、光和氧的老化作用,2种工况交替作用会加速轮胎失效、严重影响飞机服役安全。文中采用摩擦磨损试验机考察了天然橡胶复合材料在极端工况下的动态磨耗行为,并研究了磨耗损伤对后续光氧老化的影响。扫描电镜、热分析、衰减全反射傅里叶变换红外光谱和交联密度等测试结果表明,磨耗会导致样品摩擦表面严重损伤,破坏橡胶分子主链和交联结构,破坏防老剂,使热分解活化能降低;同时,磨耗引入的样品表面损伤会显著加速后续光氧老化,导致样品表面产生更多的裂纹、氧化产物含量远高于未磨耗样品。

重复挤出对iPP单轴拉伸蠕变行为的影响

利用傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪、偏光显微镜、X射线衍射仪研究了重复挤出对等规聚丙烯(iPP)微观结构的影响,考察了iPP在不同温度和单轴拉伸应力水平下的蠕变响应。结果表明:iPP的蠕变响应与其重复挤出导致的结晶度、球晶尺寸及相对分子质量变化的竞争作用有关。随着挤出次数增加,iPP的结晶度提高,球晶尺寸先显著减小后缓慢增大,而相对分子质量则单调减小;抗蠕变性能先升高后下降,主要受结晶行为控制。不同温度、应力及挤出次数下的蠕变行为基本符合时温叠加原理,Burgers四元件模型对iPP不同挤出次数的蠕变数据均能进行较好拟合,其主要模型参数变化规律与iPP结晶性能变化规律基本一致。

初始光氧老化对极端工况下天然橡胶复合材料磨耗行为的影响

采用布鲁克摩擦磨损试验机考察了光氧老化对NR/炭黑复合材料在极端工况(高速、高载荷、高温)下磨耗行为的影响。结果表明,在实验范围内,经历初始光氧老化的试样与未老化试样在磨耗行为及机理方面较为类似,但初始光氧老化导致试样的表面变硬、耐磨性增加、磨损体积降低,磨耗会破坏试样表层初始光氧老化后形成的分子结构和交联结构。

共连续型高分子共混物性能预测模型的研究进展

共连续结构是不相容高分子共混物体系中的典型相结构。共连续共混物的机械性能、热性能、电性能以及阻隔性能等均由于两相的协同作用而得到显著改善。预测共连续共混物的性能无论是在工业生产还是在学术研究上都具有重要的意义。本文针对共连续共混物目前常用的性能预测模型进行了总结归纳,包括串并联模型、Kerner模型、Davies模型、Halpin-Tsai模型、EBM模型、SISS模型、KISS模型、Doi-Ohta模型以及Yu模型等,讨论了这些模型的原理、适用性及优缺点,并对该领域下一步的研究方向进行了展望。

原位聚合水性聚氨酯/聚多巴胺粒子复合材料的制备及性能研究

通过原位聚合法制备了水性聚氨酯(WPU)/聚多巴胺粒子(PDA)复合材料,并进一步研究了PDA粒子的引入对WPU的热性能、力学性能及抗紫外老化性能的影响.首先通过多巴胺盐酸盐在氢氧化钠碱液中自发氧化聚合得到了平均粒径约为150 nm的PDA粒子.随后以异佛尔酮二异氰酸酯、聚四氢呋喃二醇、2,2-二羟甲基丙酸为主要原料反应得到亲水性聚氨酯预聚体,然后加入PDA粒子的水分散液对预聚体进行乳化,最后以1,4-丁二醇扩链得到WPU/PDA复合材料.结果表明,PDA粒子的加入显著提高了WPU的热稳定性和力学性能.与纯WPU相比,当PDA粒子含量为0.5 wt%时,WPU/PDA复合材料的起始降解温度提高了22.7°C,拉伸强度和杨氏模量分别提高了37%和78%.同时,PDA粒子的加入也极大阻碍了紫外辐照老化后WPU表面裂纹的形成,有效抑制了材料的氧化降解.这主要是因为PDA粒子与WPU硬段的氨基甲酸酯基和脲基之间较强的相互作用以及PDA粒子本身的紫外吸收和自由基捕获能力.