超临界CO_2液相插层法制备PP/石墨烯复合材料

石墨烯具有优异的性能,用其对聚合物材料进行改性可以得到高性能的聚合物基复合材料。石墨烯在聚合物基体中的分散性已成研究重点。为此,根据熔融复合法,以超临界CO_2为辅助插层剂,对石墨烯进行剥离、分散,制备出性能良好的聚丙烯(PP)/石墨烯复合材料。研究了超临界CO_2浸润剥离对其热稳定性、力学性能的影响。结果表明,石墨烯的加入和超临界CO_2浸润剥离均使PP的热稳定性有所升高。当石墨烯的质量分数为10%时,PP达到最大热失重速率时的温度从459.6℃提高到466.7℃,而且通过液相插层技术,超临界CO_2浸润、剥离石墨烯,可使其在PP基体中分散性更好;超临界CO_2浸润过的PP/石墨烯复合材料的拉伸强度和弯曲强度都有所提升,其拉伸强度和弯曲强度分别为35.82 MPa和40.75MPa,相比于常规的PP/石墨烯复合材料分别提高了8.4%和25.4%;缺口冲击强度有略微降低,浸润过的PP/石墨烯复合材料的缺口冲击强度达到7.20kJ/m^2。相比于常规的PP/石墨烯复合材料降低了10.4%。

微纳叠层挤出成型方法对PP材料性能的影响

利用微纳叠层挤出成型设备制备了1层、9层和81层的单一聚烯烃PP材料,且成型设备由实验室自主研发。通过对其力学性能、DSC和热台偏光显微镜的测试,研究了微纳叠层挤出成型方法对PP材料性能的影响。研究结果表明:通过扭转叠层单元所产生的剪切场使高分子链的取向度和材料的结晶度均得到大幅度提升,晶粒尺寸明显细化;9层、81层试样的结晶度较1层试样分别提高了2.70%、7.57%;晶粒尺寸较1层相比分别缩小了30、42μm;在挤出方向上,9层、81层试样的拉伸强度较1层分别提高了6.73%、16.18%;在垂直于挤出方向上,9层、81层的横向拉伸强度较1层分别提高了10.30%、17.15%,类似于双轴拉伸的效果。

MMT在不同基体中的分散取向性

利用自行设计制造的微纳层叠挤出成型设备制备了不同基体材料的9层MMT含量为3%的试样。通过SEM、TEM和WAXD测试,研究了基体不同物化性质对MMT在基体组份中分散取向的影响。结果表明:对于不同基体材料PP(K7708),PP(T30S),LLDPE(DFDA7042)和HDPE(7000F)9层MMT含量为3%的MMT纳米复合材料,不同基体高分子物理与化学性质对MMT的分散取向效果不同;基体材料熔体黏度高、分子链结构单一的能促进MMT剥离分散;通过改变基体材料可以达到MMT在基体材料中可控取向分散的目的,其中,在以HDPE(7000F)为基体组份中,被剥离的MMT以单片形式分散在基体组份中的数量最多。

不同增韧剂对生物质纤维/废旧塑料复合材料性能的影响

通过加入乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、三元乙丙橡胶(EPDM)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、聚烯烃弹性体(POE)和纳米碳酸钙等4种增韧剂进行实验,观察增韧剂对生物质纤维/废旧塑料复合材料力学性能的影响,从而得到适于该复合材料的弹性体,并对其最佳含量以及纳米CaCO3的含量进行了探究。结果表明:弹性体增韧选择SBS并且质量分数为5%时,复合材料的综合力学性能较好;当纳米CaCO3质量分数为6%时,复合材料的综合力学性能较好。

秸秆粉/废旧PE发泡复合材料的发泡工艺

主要通过AC发泡剂的质量分数、秸秆粉的量、偶联剂的种类及其质量分数、纳米CaCO3质量分数等单因素来研究最佳的发泡工艺。结果表明:AC发泡剂质量分数为2%时,密度最小1.008 g/cm3,冲击强度最大为42.5 kJ/m2;秸秆粉质量分数为35%时,其密度最小为1.09 g/cm3,冲击强度最大为43.5 kJ/m2;随着偶联剂种类和量的变化,得出4%的MAH-g-PP时其密度最小为1.01 g/cm3,冲击强度最大为43.5 kJ/m2;4%纳米碳酸钙时密度最小为1.01 g/cm3,冲击强度最大为43.5 kJ/m2。

界面相容性对PP/秸秆复合材料性能的影响

以复合材料界面相容性理论为基础,通过改变偶联剂的种类和含量研究木塑界面相容性对PP/秸秆复合材料力学性能的影响。通过力学性能测试和SEM照片比对发现:单独加入硅烷、钛酸酯或DN-302时,复合材料的界面相容性均有所改善,力学性能提高。在上述3种偶联剂分别加入MAPP作为组合偶联剂使用后,各项力学性能提高明显,其中以3%的钛酸酯加上3%的MAPP作为偶联剂时,复合材料的力学性能最好。

不同种类木纤维对PE基微孔发泡木塑复合材料的性能影响

采用挤出、注塑成型工艺制备PE基木纤维/塑料微孔发泡复合材料。从不同木纤维的种类对PE基木纤维/塑料微孔发泡复合材料的密度、冲击强度、弯曲强度、拉伸强度进行研究。实验结果表明:以木粉为填料所制得的木塑微孔发泡复合材料密度最佳;竹粉和秸秆粉的冲击强度都优于木粉,且竹粉所制得的复合材料具有最佳的力学性能。

木塑复合材料单螺杆挤出机螺杆计量段的优化设计

从单螺杆挤出机的挤出过程及挤出理论出发,分析螺杆结构及其几何参数对螺杆塑化性能的影响,提出衡量螺杆塑化性能优劣的标准,并以此为优化目标,以竹粉/PP为例,对螺杆的相关几何参数进行优化。优化结果表明:木塑复合材料专用螺杆较普通塑料用螺杆更利于木塑复合材料熔体的输送,避免了因为木塑复合材料熔体黏度增加而出现的一系列问题。

SBS对生物质纤维/废旧塑料复合材料的影响

通过加入增韧剂苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)研究了SBS对生物质纤维/废旧塑料复合材料性能的影响。结果表明:SBS含量对生物质纤维/废旧塑料复合材料的密度影响不大;SBS的加入对该复合材料起到增韧效果,使力学性能有所提高;SBS质量分数为5%时,复合材料的综合性能最好。

相容剂对生物质纤维/废旧塑料复合材料的影响

通过加入不同的偶联剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)、硅烷、钛酸脂、DN-302研究了在偶联剂含量相同的情况下生物质纤维/废旧塑料复合材料的力学性能,得到了适于该复合材料的偶联剂,并对其最佳含量进行了探究。实验结果表明:采用PP-g-MAH偶联剂较好,当其质量分数为4%时,复合材料的综合力学性能最好。

秸秆粉/PP微孔发泡复合材料的发泡工艺研究

本文主要通过AC发泡剂含量、EVA含量、偶联剂种类和含量及挤出机的工艺参数等单因素来研究最佳发泡工艺.结果表明:AC发泡剂含量为4份时,密度最小为0.95g/mm2,冲击强度最大为14.88KJ/m2;随EVA含量的增加,密度减小,冲击强度增大,12%以后密度与冲击强度基本不变,密度达到最小0.84g/mm2,冲击强度最大11.4KJ/m2;MAH-g-PP 6份时冲击强度达到最大为11.56KJ/m2;制备发泡母粒时挤出机螺杆温度为150℃时,密度达到0.94g/mm2,冲击强度达到12.04J/m2.

不同偶联剂对秸秆/PP复合材料力学性能的影响研究

通过对秸秆粉的质量分数、偶联剂的种类及其含量等因素的控制,研究上述因素变化对PP/秸秆粉基木塑复合材料的各项力学性能的影响.研究结果表明:四种不同偶联剂中马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)的效果最好;当秸秆粉质量分数达到30%时,木塑复合材料的抗弯强度、抗拉强度、抗冲击强度均为最佳;采用MAPP作为偶联剂且含量为秸秆粉的4%时,材料的抗弯、抗拉强度、抗冲击强度均为最佳,当MAPP含量超过4%时,材料的力学性能会有所下降.

碳基材料光热水蒸发研究进展

光热界面水蒸发利用微纳结构设计,对空气/水的界面进行局域加热来减少热量的损失,极大提高了水蒸发效率,是近年来研究的一个热点。目前高效的光热水蒸发系统主要集中在自漂浮的全亲水碳基材料上。随着界面水蒸发系统光热转换效率的提高,制备高效、耐久的光热水蒸发器件是界面光热水蒸发的关键问题。着重介绍了碳基光热材料的类型和提高碳基材料光吸收率的方法,并对碳基界面水蒸发系统的结构进行了分类;随后从腐蚀和结构的角度介绍了影响系统耐久性的因素,并总结归纳了相应的解决办法;最后对光热界面水蒸发的未来发展方向进行了展望。

建筑节能膜制备技术进展

随着经济的快速发展、城市化进程的加快,我国的建筑能耗增长迅速,其中,门窗与外界热交换导致的能量损耗约占建筑能耗的50%,粘贴建筑节能膜,实行节能窗技术势在必行。文章介绍了建筑节能膜的应用和种类,详细介绍了3种建筑节能膜最新制备技术:高透明纳米树脂复合技术、VO2节能窗技术和微纳多层膜复合技术的原理及其优缺点,重点介绍了一种新型的制备微纳多层光学膜制备技术。与现有技术相比,新型微纳多层光学膜制备过程流道规整性更好,流动阻力更低,可实现不同折射率多层梯度膜的均匀复合,同时该技术工艺流程简单,生产成本低,精度容易保证,能够有效提高物料的适应性和制造的效率,具有非常广泛的应用价值。

微纳层叠挤出技术制备NBR/PP热塑性弹性体及其性能研究

采用PP-g-MAH(马来酸酐接枝聚丙烯)作为相容剂,在PP-g-MAH和PP(聚丙烯)的共混物中当相容剂质量分数为5%、10%、15%的条件下,结合微纳层叠挤出技术制备了15组TPV(热塑性硫化胶)。采用普通共混的方法制备了对比的TPV样品。使用万能拉力试验机对所有样品进行了力学性能测试,使用扫描电子显微镜对TPV进行了表征,研究了TPV的力学性能和螺杆转速、温度间的关系。结果表明:随着温度的上升,TPV的拉伸强度和断裂伸长率都得到了提升,在PP-g-MAH质量分数为15%、温度为200℃、螺杆转速为250 r/min时,制备的TPV力学性能表现最好,拉伸强度和断裂伸长率分别为5.39 MPa、287.31%,断裂伸长率比同样条件下采用普通共混方法制备的热塑性弹性体提高15.58%。

交替多层PC/PMMA光学薄膜的制备

利用自制的微纳层叠共挤设备制备了交替多层聚碳酸酯(PC)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)光学薄膜并进行薄膜双向拉伸试验,对其光学性能进行了表征。微层共挤设备初步制备的交替多层PC/PMMA薄膜在可见光区域的平均可透过率高达75%以上,近红外区域的最大反射率达到19.5%,比单一材料的薄膜有了大幅度提高。总体而言,在薄膜厚度40～90μm范围内,不同厚度的交替多层薄膜的可见光区域的透过率在80%以上,近红外区域的反射率随薄膜厚度的变化略有差异。在薄膜厚度为50μm左右时,综合光学性能最好,在近红外区域的平均反射率在23%以上,最大反射率达到31.66%,平均可见光透过率在75%以上。光学薄膜可满足对太阳光的隔热及内部采光的需求,降低能耗,用于建筑、汽车等玻璃贴膜。

基于分子动力学模拟研究聚合物链排列对多层聚合物薄膜阻隔性能的影响

通过微纳层叠挤出技术制备聚丙烯(PP)多层膜,利用分子动力学模拟从微观分子链取向状态探究多层结构对PP薄膜阻隔性能的影响。实验结果表明,与PP单层膜相比,PP多层膜的阻隔性能明显提升,其氧气透过系数和水蒸气透过系数分别下降了23.9%和86.4%。通过分子动力学模拟构建了PP单层膜和多层膜的渗透率模型,通过渗透率模型比较了小分子通过PP单层膜和多层膜的扩散路径。结果发现,与PP单层膜相比,PP多层膜界面处的二维分子链取向使得其内部小分子扩散路径更加曲折,这是PP多层膜具有良好阻隔性能的重要原因之一。同时,通过PP单层膜与多层膜力学性能的对比实验分析,验证了渗透率模型的准确性。

抗紫外PC/PMMA交替微层复合薄膜的制备与性能

为提高聚碳酸酯(PC)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合薄膜的抗光老化性能,选用具有高紫外线吸收能力的苯并三唑紫外线吸收剂(UV–P)作为PC的改性剂,并通过自制的微纳层叠装置制备出抗光老化的PC/PMMA复合薄膜。首先,利用双螺杆的剪切分散作用将不同添加量的UV–P与PC熔融共混并挤出造粒;然后,改性的PC与PMMA经自制的微纳层叠共挤装置挤出成型,制备复合薄膜;最后,对复合薄膜的结构和性能进行了表征。结果表明,具有有机小分子结构的UV–P在熔融态下能与聚合物材料有着良好的相容性;UV–P的加入对复合薄膜总失重率的影响并不大,但对复合薄膜第一阶段的热失重影响较大,在UV–P填充量为0.15%和0.8%时,复合薄膜的第一次热失重率由45.46%分别下降到36.79%和35.08%;在UV–P的填充量为0.35%时,复合薄膜在沿挤出方向及垂直于挤出方向的拉伸强度最大,分别达到72.2,52.4MPa,同时沿挤出方向上的断裂伸长率也达到最大值,为11.8%;随着UV–P填充量的增加,复合薄膜的紫外线吸收率也逐渐提升,在UV–P的填充量为0.5%时,复合薄膜的光学性能最佳,可以屏蔽99%的380nm以内的紫外线,并且平均透光率达到了82.1%的较高水平。

基于微纳层叠技术制备(APP+PUR-T)/PUR-T交替多层阻燃材料的结构与性能

利用微纳层叠技术制备聚磷酸铵(APP)+热塑性聚氨酯(PUR-T)/PUR-T交替多层复合材料,通过扫描电子显微镜(SEM)、热重(TG)分析、极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧测试(UL 94)、万能试验机等对材料进行表征并分析其内在结构与性能的关系.结果表明,相比于传统的普通共混制备技术,微纳层叠挤出技术可以使APP在PUR-T基体中的分散性大大提高,从而提高整体材料的阻燃性能和热稳定性,当APP质量分数为15%时,通过微纳层叠挤出技术制备的复合材料的垂直燃烧达到UL 94 V–0级,LOI达到29.1%;同时微纳层叠挤出技术还可以有效地抑制传统普通共混方法中由于填料增加而导致的力学性能下降的负面影响.

基于微纳层叠PMMA/纳米TiO2薄膜制备及抗紫外性能

以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和纳米TiO2为原料,通过基于模内扭转叠合为原理的微纳层叠共挤实验平台,制备出具有多层结构的PMMA/纳米TiO2薄膜,并对样品的微观形貌、抗紫外性能和流变性能进行了表征。结果表明,多层PMMA/纳米TiO2复合薄膜中填料分散性优于单层薄膜,层叠器中的剪切力破坏了团聚体的尺寸,增强了填料的分散性;纳米TiO2的加入使PMMA具有抗紫外性能,PMMA/纳米TiO2薄膜的紫外吸收性能随着填料含量的增加而提高,但降低了透明性,填料添加量为0.2%时,复合薄膜在中波紫外和长波紫外段的平均吸收率达到50%和37%,此时的平均可见光透过率仍能保持82%;相同纳米TiO2含量下的多层薄膜抗紫外性能优于单层薄膜,纳米TiO2增加了PMMA体系黏度,提升了熔体强度并改善了加工性能。