硅酮粉改性超高分子量聚乙烯及其熔体纺丝加工性能

针对超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)熔体加工性能差的问题,应用硅酮粉,采用熔融共混方法对PE-UHMW进行改性,以提高其熔体加工时的流动性。通过扫描电子显微镜与能量色散谱(EDS)表征了硅酮粉在PE-UHMW中的分布,并采用熔体速率测试、旋转流变测试,分析了硅酮粉含量对PE-UHMW熔体流动速率与流变性能的影响。对改性后的PE-UHMW采用熔体纺丝法制备了PE-UHMW单丝,并进行了拉伸强度测试。实验结果表明,随着硅酮粉的增加,其分散性逐渐变差,PE-UHMW熔体流动速率随硅酮粉含量先增加后降低,当硅酮粉质量分数达到4%,其熔体流动速率最高,复数黏度与储能模量最低,5%质量分数的硅酮粉在PE-UHMW基体中团聚较明显,改性后的PE-UHMW熔体流动性降低。熔体纺丝实验结果表明改性后的PE-UHMW可以通过普通单螺杆挤出机熔融挤出初生丝,经超倍热拉伸可以制备高强度单丝。当拉伸倍率为36时,质量分数3%的硅酮粉改性PE-UHMW单丝拉伸强度最高,可达1565MPa。因此综合考虑加工性能与单丝强度,采用质量分数3%的硅酮粉改性PE-UHMW较合适。

高熔体强度聚丙烯制备及其发泡材料功能化

普通聚丙烯(PP)过低的熔体强度(MS)会制约PP发泡技术发展,高熔体强度聚丙烯(HMSPP)是在聚合过程中引入支链而制备的长支链聚丙烯,长支链结构能改变普通PP的应变软化效应,使HMSPP具有热稳定性好、加工温度范围宽、抗熔垂性好等特征,拓宽PP发泡温度范围的同时改善PP泡沫性能。本文介绍了HMSPP的概念、特征及表征方法,列举了HMSPP国内外主要研究机构及产品,对比了HMSPP的制备方法(包括反应挤出法、聚合法、辐照制备法、交联制备法、共混改性法等)的优缺点,综述了HMSPP的发泡方法(包括挤出发泡、模压发泡、釜压发泡、注射发泡、吹塑发泡等),介绍了HMSPP的应用及功能化(如隔声、隔热、阻燃、吸附等),最后对HMSPP未来的研究方向和应用进行了展望,鉴于我国高端HMSPP研究起步较晚,相关科研机构需加大研发力度,开发高性能附加值的HMSPP产品,拓宽HMSPP的应用领域,提高市场竞争力。

激光增材高强铝合金工艺、性能及组织的研究进展

高强铝合金作为一种轻质材料因强度高、耐腐蚀、耐高温等性能优越,在众多领域拥有广泛的应用前景,如航空航天、汽车制造、模具生产等。然而由于高强铝合金存在热导率高、对激光反射率大、容易氧化以及热裂倾向大等缺点,使得传统制造业难以一次成形复杂结构。作为增材制造的高精密加工工艺,激光选区熔化(SLM)技术以逐层堆叠原理为基础,可将复杂的结构件一次成型,从而突破造型、结构等方面的局限,开辟出一条全新的高强铝合金制造之路。此文主要从SLM工艺优化以及添加形核材料等过程总结了工艺、力学性能、显微组织等方面的变化,并阐述了未来的展望。

硬脂酸钙/硅酮粉改性PE-UHMW/PE-HD共混物的制备

超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)与高密度聚乙烯(PE-HD)熔融共混,可提高PE-UHMW熔体加工性能,但其工业化生产效率仍然较低,无法满足熔体纺丝工业生产的需求。针对此问题,通过双螺杆挤出机熔融共混与单螺杆挤出机挤出实验,研究了硬脂酸钙(CaSt_(2))、硅酮粉及其复合助剂对质量配比为60∶40的PE-UHMW/PE-HD共混物加工流动性及拉伸性能的影响。加工扭矩与初生丝表面状态结果表明,CaSt_(2)、硅酮粉及其复合助剂均能降低加工扭矩,提高熔体挤出稳定性。黏流活化能结果表明这两种添加剂具有内润滑效果。在高剪切速率下,CaSt_(2)表现出较强的外润滑效果,能进一步降低加工扭矩,提高熔体挤出的稳定性。CaSt_(2)与硅酮粉协同使用,可以进一步提高助剂内润滑作用,降低挤出扭矩并提高挤出稳定性。差式扫描量热分析表明,改性剂可促进共混物结晶,从而使材料拉伸强度提高。研究结果表明,质量分数0.5%CaSt_(2)和0.5%硅酮粉复合改性剂表现出内外润滑的协同作用,与未改性共混物相比,协同改性使PE-UHMW/PE-HD共混物挤出合格初生丝最高螺杆转速从5 r/min升高到20 r/min,加工扭矩降低21.4%,拉伸强度提高11.9%。

热处理对激光选区熔化高强铝合金组织及性能影响

为了充分发挥高强铝合金材料的性能潜力,从热处理强化角度出发,选择了4种不同的热处理制度,并从物相、组织、性能对热处理后的铝合金SLM成形样件展开研究,最终筛选出最适合的热处理制度。结果表明,300℃/6 h/炉冷的强化时效(EA)热处理后的样件具有最高的抗拉强度575 MPa,较未经热处理的原SLM成形件的抗拉强度提高25%,伸长率有一定程度的下降但仍满足正常需求。强化机制主要为:过饱和Mn元素固溶体带来的固溶强化、细密且具有一定热稳定性微观组织形貌带来的细晶强化以及热处理后生成的纳米级Al3Sc相沉淀粒子带来的第二相强化。

超高速激光熔化扫描速度对Al-Mg-Sc高强铝合金性能的影响

为了明确超高速激光熔化沉积Al-Mg-Sc高强铝合金的沉积态组织及力学性能特征,以7075铝合金为基体,采用自主开发的LDF3000-40型激光熔化沉积设备制备Al-Mg-Sc高强铝合金,探究激光扫描速度对材料微观组织与室温拉伸性能的影响。结果表明:超高速激光熔化沉积样品均无明显裂纹,但含有少量小尺寸气孔。沉积态组织由细小的α-Al等轴晶及弥散分布的Al_(3)(Sc,Zr)颗粒构成。利用数值模拟进一步研究扫描速度对力学性能的影响,发现在0.1~1 m/s范围内,较高的激光扫描速度能减少粉末材料的堆积,降低沉积层表面的孔隙率,因此可以提高力学性能。沉积态样品最大抗拉强度为303 MPa,断裂伸长率为22.5%。

长链支化高熔体强度聚丙烯的工业化生产

随着近年国内聚烯烃产能不断释放,通用级聚烯烃产品市场竞争力逐年下滑,开发高端化、专用化产品逐渐成为聚烯烃产业发展的方向。在该项目中,通过功能性Ziegler-Natta催化剂在英力士聚合工艺上的使用,成功开发出具有长链结构的高熔体强度聚丙烯产品。产品具有高熔体强度和拉伸应变硬化特性,可用于超临界挤出发泡(EPP)以及模压发泡等领域。与国内外采用的聚合后改性技术和茂金属技术相比,本技术具有综合生产成本低和适合通用工艺装置的特点。通过终端试用与评价,产品满足挤出和模压发泡加工要求,在缓冲包装、轻量化替代等方面具有广阔应用前景。

高熔体强度聚丙烯发泡材料研究进展

对高熔体强度聚丙烯(HMSPP)的结构特征、制备方法、发泡工艺、应用领域及研究现状等进行了总结,指出HMSPP强度具有长支链或者分子链微交联结构,展现出易成型、质轻、缓冲吸能性能优异以及隔热效果好等优点,可被广泛应用于汽车制造、航天军事、建筑材料、食品包装等领域,具有广阔的市场前景。

高熔体强度聚丙烯的制备与表征

高熔体强度聚丙烯(HMSPP)相比于普通聚丙烯具有优越的综合性能,其良好的加工性能使其具有广阔的应用前景,并成为许多国家近年来竞相开发的热点。本文从HMSPP的结构特点、制备方法和性能测试等方面总结了近年来的研究进展,着重介绍了反应器合成长链支化型高熔体强度聚丙烯(LCB-HMSPP)的方法以及其结构表征,并在总结国内外研究现状的基础上展望了高熔体强度聚丙烯研究的发展前景。

发泡高熔体强度聚丙烯研究进展

高熔体强度聚丙烯具有优异的物理机械性能,其发泡制品拥有广泛的用途。文章综述了制备高熔体强度聚丙烯的制备方法,主要有直接聚合法、辐射接枝交联法、硅烷接枝交联法等。硅烷接枝交联法成本适中、产品质量优异,是目前最有希望的改性技术。综述了发泡高熔体强度聚丙烯材料的应用。

聚丙烯挤出发泡中的关键技术——发泡体系的性能和发泡机理研究

从聚丙烯挤出发泡体系的性能包括聚丙烯熔体的黏弹性、发泡剂的溶解度和扩散系数、聚丙烯的结晶行为和成核剂的性能以及聚丙烯挤出发泡的气泡成核机理和气泡增长机理系统介绍了聚丙烯挤出发泡中的一些关键技术。研究表明:具有显著应变硬化行为和高熔体强度的长链支化聚丙烯是获得优质PP发泡材料的前提;发泡剂的溶解度和扩散系数、聚丙烯的结晶行为和成核剂的种类和性能对发泡材料的泡孔密度、泡孔尺寸和泡孔尺寸分布有显著影响;气泡成核和气泡增长机理对于聚丙烯挤出发泡的配方设计、工艺确定和设备选型具有极其重要的意义。

高熔体强度聚丙烯的研究进展

概述了高熔体强度聚丙烯(HMSPP)的特点及用途;综述了HMSPP的制备方法和技术难点,着重介绍了直接聚合法、反应挤出法、射线辐照法及共混法4种制备HMSPP的主要方法;阐述了国内外HMSPP的研发、生产及应用现状;相比普通聚丙烯,HMSPP具有独特的拉伸性能、较高的耐热性能和高熔体强度,具有广阔的应用市场;开发制备工艺简单、质量稳定和性价比高的HMSPP新产品是聚丙烯产业的重点发展方向。

高熔体强度聚丙烯的研究进展

综述了国内外采用接枝与交联改性法制备高熔体强度聚丙烯(HMSPP)的研究进展。分析了目前采用接枝与交联改性PP所存在的问题,指出硅烷接枝交联改性技术的成本适中,产品质量好,是获得HMSPP的最有希望的改性技术。

基于苯乙烯/丙烯酸酯基硅油的高熔体强度聚丙烯的流变性能和发泡性能

以过氧化苯甲酰（BPO）为引发剂、苯乙烯（St）和丙烯酸酯基硅油（ASO）为接枝单体，制备无凝胶的高熔体强度聚丙烯（HMSPP），考察了St添加量对等规聚丙烯（iPP）流变性能和发泡性能的影响。FTIR表征结果显示，St和ASO成功接枝到iPP上。流变性能测试结果显示，HMSPP在η^＊～ω曲线（η^＊：复数黏度；ω：扫描频率）的低频区出现明显的剪切变稀现象，在G′～ω曲线（G′：储能模量）的低频区出现明显的偏离末端行为，在拉伸过程中拉伸黏度具有明显的应变硬化现象，说明HMSPP中有长支链结构存在。当St和ASO的添加量均为1．0％（w）时，HMSPP的熔体强度从0．051N提高到0．770N，且表现出优良的发泡性能，泡孔密度从7．0×10^6cell/m^3提高到1．3×10^8cell/cm^3。

一步法硅烷接枝交联改性聚丙烯的研究

采用反应挤出法一步实现聚丙烯(PP)的硅烷接枝和交联改性,制备出了具有部分交联结构的高熔体强度PP。通过改性前后红外光谱、熔体流动性能、凝胶含量、结晶行为、力学性能和发泡性能的变化考察了改性对材料性能的影响。结果表明,一步法改性后 PP 大分子中引入了硅烷接枝交联结构,使熔体强度、熔体黏度提高,熔体流动速率显著降低,并且体系中出现了高达48%的凝胶;交联结构的引入使 PP 的结晶速率减缓;改性后材料的力学性能有所提高,而发泡性能大大改善,可以获得高质量的泡沫塑料。

无卤阻燃高熔体强度聚丙烯的开发

使用无卤膨胀阻燃剂IFRBrici对E02ES进行共混改性得到无卤型阻燃高熔体强度聚丙烯(IFRE02ES),采用燃烧性能测试、锥形量热仪、SEM和熔体强度测试对IFRE02ES的燃烧性能和发泡性能进行评价。实验结果表明,随IFRBrici添加量的增加,IFRE02ES的燃烧性能提高,IFRBrici添加量为25%(w)的IFRE02ES02的极限氧指数为35.5%。阻燃剂添加量越高,IFRE02ES的熔体强度越低。IFRE02ES02的熔体强度虽低于E02ES,但仍高于普通聚丙烯,即发泡性能优于通用聚丙烯。IFRE02ES02在被点燃后快速形成致密炭层隔绝熄灭火焰,燃烧危险性大大降低。使用IFRE02ES02制备的无卤阻燃聚丙烯发泡材料IFREPP15A的泡孔结构均匀完整,孔壁无明显破损,UL 94泡沫塑料水平燃烧测试达HF-1级,力学性能和保温性能与未阻燃改性聚丙烯发泡材料接近,是一种阻燃性能优良的低密度轻量化材料。

反应挤出法制备高熔体强度聚丙烯的研究

采用不饱和硅烷为接枝单体,不饱和烯烃为交联助剂,在双螺杆挤出机上一步法实现了均聚型聚丙烯(PP)的接枝交联,制得了高熔体强度PP。结果表明,接枝单体、交联助剂、引发剂均显著地影响PP的熔体流动性能。在硅烷和交联助剂共存的条件下,PP的熔体流动性能随引发剂过氧化苯甲酰(BPO)用量的增加而下降。交联助剂起到稳定大分子自由基的作用,增加了硅烷的接枝效率和接枝速率;并指出硅烷接枝交联法是目前制备高熔体强度PP方法中最有希望实现工业化生产的技术。

高熔体强度聚丙烯的发泡性能研究

通过反应挤出法对聚丙烯（PP）进行硅烷接枝交联改性获得高熔体强度PP（HMSPP），并对HMSPP的发泡性能及影响因素进行了研究。结果表明，HMSPP具有良好的发泡性能，可以制备出高质量泡沫材料；随着HMSPP的熔体流动速率的降低，泡沫材料的密度和泡孔平均直径降低；随着HMSPP用量减少，HMSPP／PP泡沫材料的泡孔平均直径和密度增大，泡孔尺寸及分布的不均匀程度增加；发泡条件对泡沫结构具有一定的影响，最佳的发泡温度为185～190℃，螺杆转速为40～100r／min；随着口模厚度的增加，泡孔平均直径增加，材料密度下降，而材料内外层泡孔直径不均匀性增加.

长支链型高熔体强度聚丙烯流变性能的研究——剪切流变

通过辐照法制备了长支链型高熔体强度聚丙烯(LCB-HMSPP),采用高级流变扩展系统(ARES)表征了其熔体黏弹性,采用毛细管流变仪研究了其在高剪切速率下的流变行为。讨论了敏化剂用量、超高相对分子质量聚乙烯 (PE-UHMW)对PP熔体黏弹性、流动曲线和黏流活化能的影响。动态剪切流变数据表明,辐照改性制备的LCB- HMSPP具有较好的熔体黏弹性,并且其熔体弹性随敏化剂用量的增加而增强,表现在低频端剪切储能模量明显提高,内耗正切变小,零切黏度增大,特征松弛时间变长;辐照过程中添加极少量PE-UHMW也可提高PP的熔体黏弹性。静态毛细管剪切流变测试表明,线形PP和长支链PP的流动曲线较相似,LCB-HMSPP的黏流活化能较线形PP 有显著提高,其剪切黏度具有较高的温度敏感性。

PET树脂发泡技术研究进展

综述了国内外聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)发泡技术的研究进展,并展望了PET发泡技术的应用前景。