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。

纳米SiO2粒子填充PMMA体系的流变性能

考察了温度和纳米二氧化硅（SiO2）粒子含量对聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）／SiO2复合体系动态流变行为的影响。结果表明，不同温度下随着纳米SiO2粒子含量的增加复合体系均呈现弹性模量（G′）、损耗模量（G″）逐渐增加而损耗角正切（tanδ）逐渐减小的趋势。当纳米SiO2粒子含量较低即小于6％（体积分数，下同）时，复合体系在低频率下（0．01～0．10rad／s）的G′呈现随温度（190～210℃）增大而减小的正常行为；当纳米SiO2粒子含量超过6％时，复合体系在低频率下的G′随温度升高反而增大，而且此时tanδ出现显著的峰值和谷值。高填充体系中粒子在较高温度下活动性的提高以及粒子团聚结构的生成是复合体系在低频率区域弹性响应增大的可能原因。

剪切场下两亲性棒状粒子对聚异丁烯/聚二甲基硅氧烷共混物相形态的影响

合成了具有两亲表面性质的棒状SiO_2粒子,借助共聚焦激光扫描显微镜研究了两亲性棒状SiO_2粒子在共混物中的选择性分布,并通过在线剪切-显微技术和流变技术研究了其对聚异丁烯/聚二甲基硅氧烷(PIB/PDMS)不相容共混物形态结构的影响.研究表明,两亲性棒状SiO_2粒子倾向于分布在两相界面处及PIB相中.分散相的剪切诱导凝聚行为强烈依赖于粒子的含量和共混物的组成比.少量两亲性SiO_2粒子会促进分散相的凝聚,而加入足够量的粒子则能抑制分散相凝聚.

基于ANSYS的金属化膜脉冲电容器放电过程热仿真与分析

在金属化膜脉冲电容器放电过程中,脉冲电流通过金属化电极层产生焦耳热量,导致电容器内部温度升高,当温度超过一定值时,电容器可能会受损。该文将脉冲电流强度与电极电流分布规律相结合,计算出脉冲电流通过金属化电极层不同区域的热生成率;采用ANSYS软件对一个金属化聚丙烯膜脉冲电容器的放电过程进行了热仿真分析;其中稳态热仿真结果表明,在脉冲电流重复作用下,最高温度点出现在电容器中心位置,且电容器各部位温度随充放电频率提升而升高;瞬态热仿真结果表明,在峰值为5060 A的单次脉冲放电电流作用下,金属化膜上的最高温升约0.5℃,单次脉冲电流在电极层上形成的温升较低,电容器内部的温升应是脉冲电流重复作用的结果。分析结果揭示了金属化膜脉冲电容器的内部发热规律,对提升脉冲电容器可靠性设计具有一定的参考意义。

聚碳酸酯/原位还原石墨烯复合材料的光氧老化行为研究

研究了光氧老化对聚碳酸酯(PC)/原位还原石墨烯(IrGO)复合材料结构和性能的影响。傅里叶变换红外光谱分析显示PC分子在紫外辐照下发生了光氧化和弗里斯重排反应;同时在老化后,PC/IrGO辐照面的玻璃化转变温度和分子量均高于空白品PC。结合对样品辐照面的红外光谱逐层分析显示,还原石墨烯可以屏蔽紫外光从而抑制PC材料的光氧老化。力学性能测试和断面分析表明,相较于空白品PC,IrGO的存在使得PC/IrGO材料在长期光氧老化之后仍然能保持一定的韧性。

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。

基于DOE试验对翘曲变形的研究及优化

采用DOE(design of experience)对汽车A柱上饰板进行翘曲变形分析,通过Moldflow软件对经验参数模拟,发现收缩不均对制品翘曲变形影响最大,进一步分析得出Z方向的翘曲变形最大,将Z方向的翘曲变形作为DOE试验的优化指标。2次应用DOE对工艺参数进行优化,得到制品翘曲变形最小的工艺参数,采用该工艺参数注射制品,并对制品进行3D扫描,对比A柱上饰板的3D扫描图与三维设计图,结果表明,采用该优化参数后制品的翘曲变形不超过3.2 mm。

ESBR/SiO2胶乳的破乳动力学及复合材料性能

系统探究了NaCl和CaCl2溶液絮凝乳聚丁苯橡胶/白炭黑(ESBR/SiO2)胶乳的行为及破乳动力学,考察了硅烷偶联剂TESPT和NXT对复合材料力学性能、动态黏弹性能和流变性能的影响。研究发现,NaCl溶液破乳呈现匀速破乳、加速破乳的过程,而CaCl2溶液破乳则呈现匀速破乳、加速破乳和减速破乳3个阶段。白炭黑粒子对体系破乳效应的影响存在差异,这主要是因为二价Ca^2+对电荷中和能力比一价Na^+高,导致白炭黑的成核中心作用不同。此外,发现硅烷偶联剂NXT使白炭黑在橡胶基体中的分散性显著提高,使其复合材料的硫化性能得到优化,力学性能明显提高,在保持抗湿滑性能时滚动阻力明显降低。

流场下纳米粒子的分布对不相容共混物形态结构的影响

探讨了剪切流场下二氧化硅(SiO2)纳米粒子表面性质(亲水或疏水)及复配对聚异丁烯(PIB)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)不相容共混物形态演变的影响。结果表明,加入单一表面性质(亲水或疏水)的粒子均能有效抑制分散相的凝聚,亲水粒子的尺寸细化效应与其分布有关,而疏水粒子与其分布无关。对于混杂粒子填充的PIB/PDMS共混体系,不同配比的混杂粒子均能阻碍分散相的凝聚。但是,当其中的疏水粒子分布在界面处且处于基体相中时比分布在分散相且处于界面能更有效地阻碍分散相的凝聚。

SiO_2纳米粒子对PMMA/PS共混物共连续相结构退火粗化过程的影响

考察了亲水性纳米SiO2粒子的加入对聚甲基丙烯酸甲酯/聚苯乙烯(PMMA/PS)共混体系的共连续相结构在静态高温退火时形态稳定性的影响,发现静态高温退火条件下,填充体系共连续组成范围变窄幅度较小、特征结构尺寸的粗化速率减慢.流变测试表明纳米SiO2粒子加入之后PMMA/PS共混体系的黏弹性显著提高,从而能减缓破坏构成共连续相结构的纤维断裂或回缩等松弛过程的速率,有效地抑制PMMA/PS共混体系的共连续相结构粗化进程,提高相结构的稳定性.根据现有的两种粗化理论的定性分析表明,在高填充量的共混体系中,加入纳米SiO2粒子导致共混体系的黏弹性的显著改变是影响PMMA/PS共混体系在静态高温退火时共连续相结构粗化速率的主要因素,相对而言界面张力的变化对共连续相结构在静态高温退火时的粗化速率影响则应该较小.

聚合物体系拉伸流变行为的表征及研究进展

聚合物的拉伸流动在吹膜、纺丝、热成型等加工中扮演着支配的角色,因此掌握聚合物熔体在拉伸条件下的流动行为对于控制和预测其加工性能具有重要意义。相对于剪切流动,拉伸粘度对于大分子的结构、填充粒子的各向异性、共混物中两相的结构等更加敏感。本文简要介绍了当前用于拉伸流变研究的常用装置及其原理,并举例描述了单一组分聚合物、聚合物纳米复合材料和聚合物共混物等体系拉伸流变研究的现状和成果,最后指出了当前拉伸流变研究领域存在的一些不足之处并进行了展望。

高熔体强度聚乳酸的研究进展

聚乳酸(PLA)具有完全可再生、完全可降解、生物相容等优异的综合性能,在一次性餐具、日用品、包装材料、纺丝和3D打印等领域具有广阔应用前景。但是,由于PLA是直链脂肪族聚酯,其熔体强度低,导致PLA在使用发泡、熔融纺丝、吹膜、热成型等基于拉伸流动场的加工成型方法时工艺性能较差。因此,提高PLA的熔体强度对于改善其加工性能和促进其产业化推广具有重要的意义。本文综述了改善PLA熔体强度的技术研究进展,主要包括共聚技术、扩链改性技术、自由基反应技术和纳米技术等。

多巴胺改性氧化石墨烯对TDE-85环氧树脂的增韧研究

采用多巴胺改性氧化石墨烯(DGO)对TDE-85进行增韧研究.研究发现,与纯TDE-85和TDE-85/GO复合材料相比,DGO的加入在保持TDE-85良好耐热性的同时使其力学性能得到了提高.尤其是当DGO的含量为0.05 wt%时,TDE-85/DGO复合材料的韧性(临界应力强度因子,KIc)提高了284.2%.这可归结为DGO与TDE-85基体树脂的界面结合性较好,当裂纹扩展时在DGO处出现了明显的裂纹阻碍和偏转现象.

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.

振动外场和β成核剂用量对等规聚丙烯β晶含量和力学性能的影响

利用自制装置研究了不同温度下机械振动外场和β成核剂TMB-5用量对等规聚丙烯(iPP)β晶相含量和力学性能的影响。结果表明:当TMB-5用量为0.1%时,iPP的β晶相对含量达到最大值;150℃(固态)下施加振动会提高β晶的相对含量,而在190℃(熔融态)下施加振动则会减少β晶的相对含量;150℃下施加振动外场可使得试样断裂伸长率增大、拉伸强度下降,而190℃下则使试样的拉伸强度提高、断裂伸长率减小。