PP/PC光扩散材料的制备及其抗紫外性能优化

采用实验室自制的密炼机制备了聚丙烯(PP)/聚碳酸酯(PC)共混材料,通过形貌分析、流变测试、拉伸试验、缺口冲击强度测试、光学测试等对复合材料的微观形貌、流变性能、力学性能和光学性能进行了表征,并研究了2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑(UV-P)填充PP/PC复合材料的抗紫外性能。结果表明,在透光性和雾度的耦合性能方面,PC相含量存在一个阈值;在抗紫外性能方面,UV-P的添加量存在一个阈值。当PC含量为3%(质量分数,下同)时,所制备的共混物的拉伸强度为30.40 MPa,抗冲击强度在44.85 J/m;在添加0.1份UV-P之后,紫外光区域的平均透过率为1.04%,此时的透光率为83.39%,雾度为93.65%,制备的复合材料具有良好的散射效果,且对紫外光线有强烈的吸收作用。

基于双转子连续混炼挤出机的聚乳酸/淀粉共混物的制备及性能

以淀粉和聚乳酸(PLA)为原料、甘油为增塑剂,采用双转子连续混炼挤出机通过熔融共混法制备了PLA/淀粉共混物,研究不同转子转速和甘油含量下,共混物的微观结构、流变性能、结晶性能和力学性能,得到剪切作用及增塑剂含量对共混物两相相容性的影响。对共混物的扫描电镜照片、红外光谱图以及动态频率扫描曲线进行分析。结果表明,适当提高转子转速及甘油含量有利于提高淀粉的塑化程度,改善淀粉与PLA之间的相容性。差示扫描量热分析曲线表明,共混物的结晶度随着甘油含量的提高而降低。当甘油质量分数为20%、转速为300 r/min时,淀粉分散相与PLA基体的相容性最好,共混物具有良好的力学性能,拉伸强度达到25.1 MPa、弯曲强度达到33.1 MPa。

气辅注射模塑──一种新型塑料成型工艺

概述了一种新型塑料成型工艺──气辅注射模塑（Ｇａｓ－ＡｓｓｉｓｔｅｄＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄｉｎｇ）的工艺过程及其应用，由此可对气辅注射模塑有一个较全面的了解。并通过对气辅注射模塑与传统的注射成型扭亏为技术及其结构发泡技术的比较，阐述了气辅注射模塑的先进性和优越性。随着科学研究的深入及各项技术的突破，气辅注射模塑将会在塑料加工成型领域中具有重要的地位。

RTM工艺中玻纤增强材料渗透率的测量与分析

通过对树脂传递模塑成型工艺中广泛使用的纤维增强材料——玻纤连续毡渗透率的测量和分析，建立了该增强材料在模具中的纤维体积含量与渗透率之间的关系，考察了纤维增强材料的渗透率与注模时间的关系，分析对比了纤维增强材料的结构型式对注模时间和纤维浸透性的影响。结果表明；随着纤维体积含量的增大，渗透率迅速下降，对于玻纤连续毡，其渗透率ｋ与纤维体积含量ｖｆ的关系可以表示为一个多项式；在恒定的压力下，渗透率大，注模需要的时间越短，体积含量相同的玻纤连续毡和玻纤方格布比较，玻纤连续毡的渗透率约大一倍，而所需注模时间约为玻纤方格布的１／２；玻纤方格布中存在渗透率相差特别大的两大区域是造成其浸透性差的主要原因。

RTM模具材料的传热特性对制件性能的影响

通过对不同模具材料模塑的制件试样进行残余固化度和拉伸强度的测定。

氨基改性氧化石墨烯及其与环氧树脂的复合

对氧化石墨烯的氨基改性进行了研究,并探索了其在环氧树脂复合材料中的应用。以鳞片石墨为原料,采用Hummers法制备了氧化石墨,进而超声剥离制备了氧化石墨烯。采用三乙烯四胺和乙二胺,用缩合剂法对氧化石墨烯进行改性,并制备相应的环氧树脂复合材料。通过X射线衍射、热重分析、红外光谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜等测试方法对所制备的材料进行了表征。结果表明,通过改性可将三乙烯四胺和乙二胺引入氧化石墨烯的表面,且氧化石墨烯被部分还原;氨基改性氧化石墨烯作为分散相加入环氧树脂基体中制备的复合材料的弹性模量和拉伸强度较纯环氧树脂明显提高,拉伸强度最大提高约60%,弹性模量最大提高约100%。

双转子连续混炼机混炼段分散混合效率的研究

利用有限元分析软件Polyflow对自行设计的ECM30型双转子连续混炼机转子的混炼过程作了三维等温流场分析,借助于剪应力和混合指数对转子的分散混合效率进行了分析研究;讨论了不同的操作工艺对分散混合效率的影响。该数值模拟的结果将有助于针对不同的聚合物采用不同的混炼工艺,使得聚合物在转子中的混合达到最优化。

过硫酸铵改性炭黑通过胶乳混合法补强天然橡胶胶乳

用过硫酸铵水溶液改性炭黑,制备亲水性的炭黑悬浮液。通过红外光谱仪和热失重表征改性后炭黑表面含氧基团的变化。利用激光粒度分析仪、紫外可见分光光度计观察炭黑水溶液的分散性和分散稳定性,改性前后粒径由155.7nm降到114.2 nm。采用胶乳共混法制备改性炭黑/天然橡胶胶乳复合材料的性能明显增强,拉伸强度提高14.5%,撕裂强度提高56.5%。通过扫描电镜(SEM)观察发现,改性后的炭黑在橡胶基体中粒径小且分散均匀,与基体的界面结合力增强,炭黑的补强效果得到提高。

双转子连续混炼机混炼段拉伸作用的研究

采用有限元分析软件Polyflow对双转子连续混炼机混炼段的三维非等温流场进行了模拟,并通过聚丙烯/聚苯乙烯混炼实验进行验证。利用扫描电子显微镜观察混炼样品的断面形貌,分析流场特性。结果表明,在混炼过程中,螺棱交汇区物料所受的拉伸作用比正向输送区和反向输送区物料受到的拉伸作用大;在同一截面上,螺棱顶部附近物料受到的拉伸作用较大,C形区物料受到的拉伸作用比较小;转子螺棱顶部形成了收敛流道,可提供高的拉伸作用。总的来看,由于转子的特殊结构,从进口到出口物料经历了反复的拉伸、断裂、重新分布过程,分散混合效果得以强化。

RTM成型工艺的理论研究

本文论述了ＲＴＭ成型工艺的基本原理及工艺流程。利用固化反应动力学方程和能量控制方程得出了模腔中的温度分布，并对树脂固化程度进行预测；利用Ｄａｒｃｙ定律和流体流动状态的控制微分方程，导出了注模时间的理论计算公式。

化学镀Ni-W-P工艺及其应用

为了获得耐蚀性比化学镀Ni-P合金更加优异的Ni-W-P三元合金镀层,在实验室条件下,通过正交试验研究了镀液中硫酸镍、钨酸钠、次亚磷酸钠、乳酸和添加剂浓度对镀层沉积速度和镀层在60℃、5%(质量分数)硫酸溶液中腐蚀速率的影响,获得了较佳的工艺参数:20～25g/LNiSO4.6H2O,30g/LNa2WO4.2H2O,27～30g/LNaH2PO2.H2O,100g/LNa3C6H5O7,15mL/L乳酸,30mg/L添加剂。通过对Tafel曲线的比较,证明本工作所得到的Ni-W-P镀层耐蚀性能高于非晶态Ni-P镀层,EDS图谱表明镀层中P的质量分数为14.00%,而W为3.69%。化学镀Ni-W-P工艺在耐腐蚀空冷器制备上获得了成功应用。

双转子连续混炼机转子混炼段流场的数值研究

采用有限元分析软件POLYFLOW对非牛顿聚合物熔体在ECM30双转子连续混炼机转子混炼段的三维等温流动进行了数值模拟,得到了转子混炼段流场的压力、各速度分量、剪切速率的分布。通过对这些流场参数分布的分析,发现在该类混炼机的轴向存在着一定的反向流动,使得该设备具有较强的轴向分布混合特性；另一方面,转子螺棱顶部与机筒内壁的间隙处存在较大的剪切速率,保证了对物料进行有效的分散。

双转子连续混炼机混合过程的统计学分析

利用Polyflow软件,对聚合物熔体在双转子连续混炼机内的混合过程进行了统计学分析。通过计算转子转过不同角度时的三维等温拟稳态流场,采用粒子示踪分析(PTA)方法,对聚合物熔体在双转子连续混炼机内的动态混合过程进行了可视化模拟;在此基础上对1 000条粒子的运动轨迹进行统计学分析,得出了停留时间分布、累积最大剪切速率分布、百分比粒子所受的剪切速率随时间的变化等参数,并分析了其对双转子连续混炼机混合性能的影响。

EMAA-Na离聚物对PE-HD/Al_2O_3复合材料微观结构和流变特性的影响

以钠离子离聚物(EMAA-Na)作为相容剂,采用熔融共混法制备了高密度聚乙烯(PE-HD)/氧化铝(Al_2O_3)复合材料。利用扫描电子显微镜观察了复合材料的断面结构,利用平板流变仪和毛细管流变仪研究了复合材料的稳态和动态流变性能。结果表明,EMAA-Na大大提升了PE-HD/Al_2O_3之间的界面相容性,消除PE-HD和Al_2O_3之间的间隙;复合材料的稳态剪切黏度和拉伸黏度随着EMAA-Na含量的增加而升高,且呈现出很强的非牛顿性和拉伸硬化特性;EMAA-Na促进了各组分之间的相互作用,提高了复合材料的弹性。

炭黑和硫化对丁苯橡胶应力-应变行为的影响

研究了几种炭黑对丁苯橡胶的补强效果,提出了一个新的补强模型——超级网络结构模型。该模型是由硫磺形成的不可逆化学交联网络和由炭黑-橡胶相互作用形成的可逆物理交联网络,这两个网络彼此不独立,而是交织在一起的一个超级网络结构。可逆交联网络的强度越大,炭黑的补强作用越大。

陶瓷树脂内衬复合钢管的开发及应用研究

采用树脂材料密闭离心铝热法制备陶瓷内衬钢管陶瓷层气孔、裂纹等缺陷 ,从而获得具有防腐耐磨双重功能的复合管材。产品可在真空状态下长期运行 ,内衬层与钢管基体结合强度高 ,在高温下内衬不鼓泡、褶皱。

啮合同向双螺杆挤出机偏心六棱柱元件混合性能的研究

提出了一种新型的偏心六棱柱元件,并对其混合流场进行三维非牛顿等温模拟;比较了六棱柱元件和偏心六棱柱元件的混合性能,同时通过添加10%(质量分数,下同)玻璃纤维增强的聚碳酸酯共混改性实验,对两者的混合效果进行了评估和表征。结果表明,由于流场中引入了明显的拉伸流动,偏心六棱柱的分散和分布混合能力优于六棱柱元件,所制备的玻璃纤维增强材料的韧性提升超过40%,并且热变形温度提高了7℃。

叠片式密炼机转子结构对混合特性的影响

利用自行设计的基于微分原理的叠片转子密炼机,对不同结构转子的混合特性进行了实验研究和理论分析。通过数值模拟的方法,对不同结构转子混炼流场特性和混合作用进行了理论分析;借助于混合实验,对不同结构转子的混合效果进行了评估和表征。研究结果表明,随着螺棱的螺旋角从21.7°减小到7.6°,混炼流场的拉伸作用变弱了,更少比例的物料经历高水平的累积解聚功和时间平均混合效率;同时,实验制得的环氧树脂/碳纳米管样品的拉伸强度从65.34MPa减小到62.82 MPa,断裂伸长率从5.74%减小到5.31%。螺棱的长短棱之比对混合指数几乎没有影响,对累积解聚功和时间平均混合效率影响较小;当螺棱长短棱之比为2∶1时,样品具有更高的拉伸强度65.42 MPa和更高的断裂伸长率5.95%。

基于能量等效的双转子连续混炼机混炼段相似放大研究探讨

根据双转子连续混炼机自身特性和等效平均停留时间、等价转子顶部剪切速率的原则,以能量等效为衡量混合效果的准则,提出双转子连续混炼机混炼段相似放大设计的流程及其理论模型。在该模型确定的转子转速和喂料速率下,利用Polyflow软件模拟了机筒内径分别为30 mm和100 mm的双转子连续混炼机混炼段和卸料段内的流场特征,以能量等效为指导准则,通过对流场特征和混合效果进行分析,对所提出的相似放大设计理论模型进行了验证。

水交换法制备低温可膨胀石墨的研究

采用一种新型的水交换法制备工艺,以天然石墨、高锰酸钾、浓硫酸为原料,制得了在160℃时即可发生膨胀的低温可膨胀石墨。采用热失重分析(TGA)、傅立叶转换红外光谱分析(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其结构进行了表征与分析。结果表明,通过水交换法使得插入石墨层间的主要物质为水,水在低温下瞬间汽化对石墨片层产生张力,导致石墨低温膨胀,因此,石墨发生膨胀时无有害小分子释放,对环境友好。