聚合物基木塑复合材料的研究进展

介绍了聚合物基木塑复合材料存在的问题,配方的确定,成型设备、成型工艺和应用前景等。

铕(Ⅲ)-二苯甲酰甲烷-聚丙烯酸/聚(苯乙烯-丙烯酸)配合物及其性质研究

研究了铕(Ⅲ)和二苯甲酰甲烷(HDBM)形成的有机配体NaEu(DBM)4与聚丙烯酸(PPA)(Mr=5000)、聚(苯乙烯-丙烯酸)(PSAA)(Mr=3000)发生配位反应分别得到配合物Eu(Ⅲ)-DBM-PAA和NaEu(Ⅲ)-DBM-PSAA,得率分别为89.7％和87.3％。红外光谱、紫外光谱、X光电子能谱的测试表明了Eu3+分别与PAA,PSAA和DBM-发生配位。元素分析和电导率测定结果证明了一个Eu3+分别与PAA中二个链节或PSAA中三个链节的羧基和一个DBM-发生配位。Eu3+离子在配合物Eu(Ⅲ)-DBM-PAA和NaEu(Ⅲ)-DBM-PSAA中的质量分数分别为28.46％和12.23％。荧光光谱表明,常温下配合物在紫外光下发出强的红光,主要是Eu3+离子的5D0→7F2的能级跃迁。

PP/EPDM/CaCO_3三元复合材料的相结构及力学性能研究

采用以化学键合方式在CaCO3表面包覆上聚丙烯蜡和将改性后的CaCO3先与EPDM复合、再与PP复合的工艺,制备PP/EPDM/CaCO3三元复合材料,以期在PP基体材料中得到EPDM包裹CaCO3的相结构.通过测量三元复合体系中各组分的表面张力,计算各可能组分对之间的界面张力和黏结功,分析三元复合体系中可能的相结构.热力学计算结果表明,三元复合体系中既存在以EPDM为壳、CaCO3为核的"核壳结构",又存在CaCO3与EPDM各自独立分散在PP基体中的结构.电镜照片进一步揭示,在PP/EPDM/改性CaCO3三元复合体系与PP/EPDM/未改性CaCO3三元复合体系中,这两种相结构的比例是不同的,在前者中以核壳结构为主.CaCO3表面性质的不同是产生这一差别的原因.由于这一结构差别的存在,PP/EPDM/改性CaCO3三元复合体系比PP/EPDM/未改性CaCO3三元复合体系具有更好的力学性能.当EPDM用量为8 phr、改性CaCO3用量为15 phr时,三元复合体系的冲击强度达14.25 kJ/m2,是纯PP的3.17倍.

大分子键合处理氢氧化铝的制备及其与LDPE的性能研究

本文研究了以大分子键合方式包覆处理的氢氧化铝粉末的制备及其与LDPE的界面性质和性能 ,结果表明 :( 1)与未处理过的氢氧化铝相比 ,改性后的氢氧化铝的表面张力均明显下降 ,其中表面张力的极性分量大幅度下降而色散分量稍有提高。与LDPE的界面张力以及它的极性分量和色散分量均下降。 ( 2 )当氢氧化铝的加入量大于 1/ 3以上时 ,体系的力学性能随着氢氧化铝加入量的增大而逐渐下降。 ( 3)用弹性体处理的氢氧化铝填充聚乙烯的效果优于铝酸酯偶联剂 。

TDI对聚丙烯/木粉复合材料性能的影响——改性剂TDI用量和木粉用量的影响

研究了甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)及其改性木粉的用量对聚丙烯(PP)/木粉复合材料性能的影响,发现适量的TDI可以提高复合材料的力学性能和加工性能。用接触角、SEM等手段研究了产生这一结果的原因。接触角分析表明改性后木粉亲水性下降,与PP界面张力减小,TDI有利于木粉与PP相容性的提高。SEM结果显示,改性后木粉与PP基体结合得更加紧密,其界面也趋于模糊。

P(MAA-co-BA)对PVC-木粉复合材料性能的影响

为改善亲油性的PVC基体与亲水性木粉之间的相容性,用甲基丙烯酸与丙烯酸丁酯共聚物(P(MAA-co-BA))作为PVC-木粉复合材料的相容剂,研究相容剂的用量及木粉的碱预处理对PVC-木粉复合体系性能的影响,并通过FTIR、接触角、DSC、SEM等手段来表征。FTIR表明:改性后木粉与P(MAA-co-BA)发生了化学键合。接触角分析表明:改性后木粉与PVC界面张力下降;P(MAA-co-BA)有利于木粉与PVC界面的改善和相容性的提高,适量的P(MAA-co-BA)可以提高复合材料的力学性能,过量反而降低力学性能;当P(MAA-co-BA)用量为木粉用量的10%时,复合材料的拉伸强度提高了70.9%,冲击强度提高了64.7%;木粉经碱预处理后再用相容剂处理能进一步提高PVC-木粉复合材料的力学性能。DSC表明:改性后木粉与PVC相容性提高。SEM表明:木粉改性后,既改善了在PVC基体中的分散性,又提高了两者的相容性。

硬脂酸/异氰酸酯摩尔比对聚丙烯/木粉复合材料性能的影响

用甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)和硬脂酸(SA)复合改性木粉,在双螺杆挤出机中制备了聚丙烯(PP)基的木塑复合材料(WPC),研究了SA/TDI摩尔比对木粉表面性能、复合材料力学性能和加工性能的影响。结果表明,随着SA/TDI摩尔比的增大,改性木粉的表面张力逐渐减小,与PP的界面张力先减小后增大;与未改性的WPC相比,SA/TDI复合改性剂对WPC的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度影响不明显,但对无缺口冲击强度提升较大;当SA/TDI摩尔比为1.07时,复合材料的无缺口冲击强度和熔体质量流动速率分别达到9.74 kJ/m2和13.12 g/10 min,分别比未改性WPC提高了77%和22%。

三聚氰胺聚磷酸盐/季戊四醇配比、协效剂组及表面改性对聚丙烯基木塑复合材料的膨胀阻燃影响

通过极限氧指数(LOI)、线性燃烧速率(LBR)、热重分析和锥形量热分析等技术手段研究膨胀型阻燃剂(IFRs)中三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)和季戊四醇(PER)的质量比、组成为m(MgO)∶m(可膨胀石墨,EG)∶m(SiO2)=1∶5∶5的协效剂组(MgO/EG/SiO2)和硅烷偶联剂(KH550)对聚丙烯基木塑复合材料(WPC)阻燃性能的影响。结果表明,当IFRs中m(MPP)∶m(PER)=23∶2(IFRs-M1)、质量分数为25%时的阻燃性能最佳,膨胀阻燃复合材料WPC/IFRs-M1的LOI和LBR分别为27.1%和3.89mm/min,较未添加的WPC分别提高48.1%和下降89.79%,燃烧时的热释放速率、总热释放量、总烟释放量和CO2释放量分别降低了76.2%、50.1%、6.9%和65.4%,600℃时的残炭率提高了498.3%。协效剂组和KH550表面处理均可进一步改善WPC/IFRs-M1的阻燃性能,均对IFRs-M1具有良好的阻燃增效作用。相比于WPC/IFRs-M1,同时用这两种阻燃增效手段的WPC/IFRs-M1/MgO/EG/SiO2/KH550,其LOI提高了3.7%,LBR降低了20.3%;材料的热稳定性明显提高,热失重降低;燃烧时的热释放速率、总热释放量、总烟释放量和CO2释放量分别降低了36.5%、37.6%、57.5%和33.33%,600℃时的残炭率提高了84.02%,显示出二者更好的协同效应。

表面原位化学组合改性Al(OH)_3/PVC复合材料的制备与性能

基于Al(OH)_3粉体与PVC基体的界面设计和调控,采用表面原位化学组合改性方法,在Al(OH)_3表面依次化学键合烷基酚醛树脂、丁腈橡胶等几种大分子改性剂,形成极性逐渐过渡的梯度界面层。当改性Al(OH)_3在PVC复合材料中的用量为80份时,材料的缺口冲击强度达到最大值,分别为添加等量偶联剂改性Al(OH)_3、未改性Al (OH)_3复合材料的2．5和2．7倍,是基体树脂的1．5倍,获得了具有高阻燃消烟性能,同时改善了力学和加工性能的综合性能良好的高填充复合材料。通过扫描电镜分析表明,Al(OH)_3粒子经过表面原位化学组合方法处理,在PVC中分散均匀,与塑料基体结合良好,并形成了以Al(OH)_3粒子为核、以多层大分子改性剂为壳的软壳硬核结构。

聚氯乙烯/聚乙烯蜡接枝马来酸酐/竹粉复合材料制备的研究

用自制的聚乙烯蜡接枝马来酸酐(PEW-g-MAH)改性竹粉填充聚氯乙烯(PVC),制备PVC/PEW-g-MAH/竹粉复合材料。通过正交设计法探讨PEW-g-MAH接枝率及用量、竹粉粒径及用量对复合材料力学性能的影响。结果表明,在100gPVC中,加入用0.3g接枝率为1.16%的PEW-g-MAH改性的0.425mm竹粉30g,可得到力学性能较好的PVC/PEW-g-MAH/竹粉复合材料。其拉伸强度和缺口冲击强度分别由添加等量未改性竹粉体系的28.6MPa和3.05kJ/m2提高到30.01MPa和3.86kJ/m2。

PVC/CPE/P(BA-co-MMA)改性CaCO_3复合体系的性能研究

基于CPE和P(BA-co-MMA)改性CaCO3对PVC的协同增韧效应,用其填充PVC,研究加工工艺、CPE及改性CaCO3用量对复合材料力学、流变和热性能的影响.结果显示,二次分散法利于发挥弹性体与刚性无机粒子的协同效应;当m(PVC)∶m(CPE)∶m(改性CaCO3)=100∶8∶10时,PVC/CPE/改性Ca-CO3复合体系的冲击强度可达15.24 kJ/m2,为纯PVC基体树脂的3.98倍;随着CaCO3用量的增加,体系在保持加工流动性的同时耐热性能逐步改善;ESEM分析表明,复合材料的冲击断面呈现出典型的韧性破坏特征.

原位固相接枝CaCO_3/聚丙烯复合材料中界面相互作用与力学性能的关系

用马来酸酐(MAH)在碳酸钙(CaCO3)表面引入双键,通过原位固相接枝法将聚丙烯蜡(PPW)化学键合在CaCO3表面,制得3种不同PPW接枝率的CaCO3-MAH-PPW,测定CaCO3和PP的接触角,计算其表面张力、界面张力和粘附功,探讨这些因素与复合材料界面相互作用和力学性能的关系。结果表明,PP与CaCO3之间的相互作用和复合材料的力学性能同它们之间的粘附功与界面张力的比值大小趋势相同,这一结果与通过动态力学性能得到的界面相互作用强弱顺序一致。因此可把粘附功与界面张力的比值作为衡量PP/CaCO3之间相互作用强弱、力学性能好坏的重要参数,为合理地选择和改性填料提供科学判据。

原位固相接枝改性EPDM/PP/CaCO_3复合材料相结构与性能的关系

以丙烯酸(AA)为纽带,将聚丙烯蜡(PPW)原位固相接枝在碳酸钙(CaCO3)表面,将得到的改性CaCO3与聚丙烯(PP)、三元乙丙橡胶(EPDM)通过2种不同的加工混合工艺制备了PP/EPDM/CaCO3三元复合材料。研究了改性CaCO3的表面性能,并通过热力学、动力学参数预测了复合材料中可能形成的分散形态,以阐明复合材料宏观性能与微观形态的关系。结果表明,改性CaCO3表面极性降低,与PP、EPDM的相容性变好,界面张力明显降低;从热力学因素考虑,改性CaCO3更容易分散在PP相中,和EPDM形成单独分散结构;动力学因素表明,将改性CaCO3先与EPDM复合再与PP复合的"两步法"工艺可以减缓CaCO3从EPDM中迁出而有利于形成以CaCO3为核、EPDM为壳的核-壳结构,这一结果通过电镜得到证实;核-壳结构使复合材料的各项力学性能均得到提高,尤其是在复合材料韧性方面,并且随着核-壳结构的增加,复合材料的韧性也随之增加,但这种核-壳结构不利于提高复合材料的熔体流动速率。

协效剂对膨胀阻燃聚丙烯基木塑复合材料的阻燃增效研究

赋予木塑复合材料(WPC)的阻燃性能成为近年来该领域国内外的研究热点之一。本文通过两轮正交试验,研究8种常见的协效剂对膨胀型阻燃剂(IFRs,m(聚磷酸铵,APP)∶m(季戊四醇,PER)=2∶1)的阻燃增效作用,筛选出具有显著协效作用的协效剂组MgO/EG(可膨胀石墨)/SiO_2,其组成为m(MgO)∶m(EG)∶m(SiO_2)=1∶5∶5,其与IFRs的最佳配比为m(IFRs)∶m(MgO/EG/SiO_2)=1∶0.18,得到性能良好的阻燃型聚丙烯基木塑复合材料。通过热重分析(TGA)和锥形量热分析(CONE)评价IFRs及协效剂组对聚丙烯(PP)基木塑复合材料(WPC)热稳定性能和阻燃性能的影响。结果表明,IFRs及MgO/EG/SiO_2的加入可以有效提高WPC的热稳定性,WPC/IFRs/MgO/EG/SiO_2600℃的残炭率达到22.42%。WPC/IFRs的热释放速率峰(PHRR)、总热释放量(THR)和总烟释放量(TSP)相比于WPC分别降低了21.9%、8.7%和22%。MgO/EG/SiO_2的加入可以进一步提高IFRs的阻燃效率,WPC/IFRs/MgO/EG/SiO_2的PHRR和THR相比于WPC分别降低了33.0%和13.8%。

PP-g-(MAH／St)和PP-g-MAH对聚丙烯／木粉复合材料性能的影响

在转矩流变仪中用熔融接枝法制备马来酸酐(MAH)和苯乙烯(St)接枝聚丙烯(PP)—PP-g-(MAH/St)和PP-g-MAH,将其作为聚丙烯/木粉复合材料的相容剂。FTIR证实MAH和St单体与PP发生接枝反应。用SEM和DSC等手段考察两种相容剂对PP/木粉复合材料微观形貌和结晶性能的影响,探索了各种PP/木粉复合材料加工和力学性能不同的内在原因。SEM显示,PP-g-(MAH/St)改性木粉比PP-g-MAH改性木粉在PP基体中分散性更佳,木粉与PP的界面更加模糊,相容性进一步改善。DSC结果表明,PP-g-(MAH/St)改性体系可增强木粉对PP的异相成核作用,提高结晶温度和结晶度。复合材料的加工和力学性能测试结果表明,PP-g-(MAH/St)改性效果明显优于PP-g-MAH。复合材料的熔体质量流动速率随相容剂用量的增加而逐步下降,PP-g-(MAH/St)改性体系拉伸强度和弯曲强度却逐步上升,并在相容剂用量为4.8 g/100 g PP时达到极值。此时其拉伸强度达40.62 MPa,分别是未改性体系和PP-g-MAH改性体系的1.29和1.17倍;其弯曲强度达45.72 MPa,分别是未改性体系和PP-g-MAH改性体系的1.23和1.59倍;而无缺口冲击强度却在相容剂用量为3.6 g/100 g PP时达到极值13.35 kJ/m2,分别是未改性体系和PP-g-MAH改性体系的1.62倍和1.42倍。

乳液聚合法制备纳米CaCO_3/P(BA-co-MMA)复合粒子及其表面性质表征

通过乳液聚合反应,在经γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)预处理的纳米CaCO3表面实现聚合物包覆,讨论了乳化剂用量、投料方式、CaCO3与单体投加比、乳液体系pH值等因素对聚合过程的影响。IR分析发现,产物经甲苯抽提后,CaCO3表面仍有聚合物存在,说明除物理吸附外,部分聚合物以化学键合方式包覆在CaCO3表面,形成复合粒子;接触角测定和沉降体积方法研究表明,较之未处理CaCO3,复合粒子表面极性和表面张力得到显著降低,在非极性溶剂中的润湿性有所提高。

PVC/竹粉复合材料压制成型工艺初探

用压制成型法制备竹粉填充聚氯乙烯(PVC)复合材料。通过正交设计探讨竹粉的粒径和用量、热压温度和时间对复合材料力学性能的影响。结果表明,竹粉的粒径是影响复合材料力学性能的主要因素。随着粒径的增大,材料的拉伸强度、断裂伸长率和缺口冲击强度先增后降,0.250 mm的竹粉填充效果较好。在100 phr PVC材料中加入0.250 mm的竹粉20 phr,在170℃下热压3 m in,可得到力学性能较好的PVC/竹粉复合材料。

竹粉用量对PVC/竹粉复合材料力学性能的影响

采用自制的聚乙烯蜡接枝马来酸酐(PEW-g-MAH)改性竹粉,制成PVC/竹粉复合材料,研究了竹粉用量对PVC/竹粉复合材料力学性能的影响。结果表明:随着竹粉用量的增加,试样力学性能总体呈现降低的趋势;添加PEW-g-MAH改性竹粉的试样力学性能要明显优于添加未改性竹粉的试样。SEM分析表明:经PEW-g-MAH处理后,竹粉与PVC树脂的相容性得到改善,可提高试样的力学性能。

PVC/CPVC复合材料的力学和耐热性能研究

研究了PVC/CPVC共混体系的力学和耐热性能,考察了CPVC、冲击改性剂、填料MCA对共混材料性能的影响。结果表明:①在PVC/CPVC共混体系中,随着CPVC含量的增加,材料的刚性和耐热性提高,韧性下降;②冲击改性剂CPE和MBS的加入将导致共混材料的韧性提高,耐热性下降;③与加入CPE相比,加入MBS对体系维卡软化温度的降低影响较小;④填料MCA对共混材料的韧性影响不明显,同时可以提高共混体系的耐热性。

不同改性剂对PP/CaCO_3复合材料结晶和动态力学性能的影响

以马来酸酐(MAH)、聚丙烯蜡(PPW)为主要原料,采用原位固相接枝改性法制得PP/Ca-CO3-MAH-PPW复合材料,对改性CaCO_3进行表面性能分析,并与PP/PP-g-MAH/CaCO_3复合材料进行结晶、动态力学和耐热性能的比较.结果表明,CaCO_3经原位固相接枝改性后,表面极性减弱,与PP的界面张力降低、相容性提高; CaCO_3表面的PPW层虽会阻碍CaCO_3的异相成核作用,但其可使复合材料形成适宜的界面粘接,有利于材料韧性的提高; CaCO_3-MAH-PPW可降低基体分子链的缠绕程度,增加其柔顺性,使复合材料玻璃化转变温度下降. PP-g-MAH的存在有助于提高PP/PP-g-MAH/CaCO_3复合材料的结晶温度,与基体形成较强的界面粘接,提高复合材料的模量、强度以及耐热性能.