聚丙烯在单向拉伸力场中形成双向自增强片材及其结构与性能的研究

采用普通挤出设备 ,在机头内 ,于单向拉伸应力场中实现了聚丙烯片材的双向自增强 ,纵向拉伸强度提高了 6.33倍 ,横向拉伸强度提高了近 1倍。同时纵横向拉伸强度表现出同步增长的趋势 ,其值随机头收敛角的不同而变化。运用 SEM、DSC等测试手段对微观结构进行表征 ,揭示出试样内形成了串晶啮合结构 。

复合拉伸力场挤出HDPE片材的力学性能

利用收敛-发散口模挤出制备了高密度聚乙烯(HDPE)片材,研究了挤出温度对片材力学性能的影响。结果表明:在复合拉伸力场作用下,熔态挤出(140℃)片材的纵、横向屈服拉伸强度分别为28.3,27.0 MPa,固态挤出(112℃)片材的纵、横向屈服拉伸强度分别为181.4,51.3 MPa,纵、横向屈服拉伸强度分别增加了540%和90%。与固态挤出相比,熔态挤出片材纵、横向断裂伸长率分别增加了760%和124%。扫描电子显微镜显示,熔态挤出HDPE片材由球晶结构构成;固态挤出片材由大量垂直于挤出方向规整排列的片晶组成,并有少量的串晶生成,片晶厚度增加,这种结构有利于改善制品的双向力学性能。

双螺杆螺棱侧间隙纯拉伸力场效应研究

采用广义牛顿粘度公式,得到了振动力场作用下的异向双螺杆挤出机螺棱侧间隙内的速度分布近似解析解。引入右Cauchy-Green张量分析了间隙内的界面拉伸量,发现当两根螺杆反相位振动时,螺棱侧间隙内存在纯拉伸力场,而且界面在拉伸过程中存在着振荡效应。扫描电镜(SEM)试验结果证明了振动力场的引入将提高挤出样品低密度聚乙烯(LDPE)/CaCO3的分布与分散混合效果。

拉伸力场对聚丙烯/石墨烯微片纳米复合材料形态和性能的影响

设计了2种挤出机头以产生不同加工力场,研究了聚丙烯(PP)/石墨烯微片(GNPs)纳米复合材料的微观形态、导电及导热性能,分析GNPs在PP基体中的分布形态对复合材料的性能影响。结果表明,收敛流道产生的拉伸力场对GNPs有剥离分散作用,减少GNPs团聚;加入静态混合器后产生的混沌混炼力场能进一步提高GNPs在PP中的分散均匀性,有利于构建导电导热网络,从而提高复合材料的导电导热性能;当GNPs含量为6%(质量分数,下同)时,相比于无静态混合器的拉伸机头,在带静态混合器的拉伸机头挤出下,电导率增大了5个数量级,热导率提高了24.1%。

剪切和拉伸力场对聚乙烯接枝反应的影响

研究了特殊螺纹元件对聚乙烯熔融接枝马来酸酐的影响。通过对拉伸力场和剪切力场下,聚乙烯接枝率以及副反应程度研究,得到最佳的聚乙烯熔融接枝反应工艺,并制备出接枝效率高,晶点更少的接枝物,应用于多层共挤吹膜领域。

基于拉伸力场PLA/PPC共混物的性能表征

利用力学性能测试和扫描电子显微镜研究了基于拉伸力场PLA/PPC共混物的形态和性能,结果表明:PLA与PPC具有很好的兼容性,当PLA含量为70%和50%时,PLA/PPC共混物的相态发生反转。

拉伸力场诱导植物纤维复合材料取向分布模型

研究了多相流中的一个热点问题-纤维悬浮流.在Folgar-Tucker(F-T)模型基础上,建立合理的修正模型去刻画非稀悬浮体系的行为,采用取向张量表征植物纤维在拉伸力场诱导下聚合物熔体中的取向行为.得出拉伸力场诱导植物纤维复合材料的取向分布与拉伸形变速率有关.

拉伸力场对聚苯乙烯/聚酰胺6共混物泡沫隔热性能的影响

拉伸力场下制备聚苯乙烯/聚酰胺6(PS/PA6)共混物,并间歇发泡制备PS/PA6共混物泡沫。研究PS/PA6的不同配比以及拉伸力场对共混物泡沫泡孔结构和隔热性能的影响。结果表明:拉伸力场限制共混物基体分子链的运动,提高共混物的黏性、弹性和熔体强度,从而提高共混物的可发性。在拉伸力场的作用下,PA6相发生明显的取向,呈现纤维状结构,在PS基体中有序排列,且共混物熔体强度提高使气体损失减少。PS∶PA6质量比为8∶2时,与未加入拉伸力场相比,拉伸力场下制备的共混物泡沫体积膨胀率增加86.3%;热导率为30.37 mW/(m·K),较纯PS泡沫的热导率降低13.4%,隔热效果最好。

多级双向拉伸挤出系统在聚合物加工中的应用进展

以自主研发的分割-双向拉伸-叠加单元(LME)为核心,借助数学中的积分思想,通过串联一系列的LME,累积单个LME中双向拉伸/剪切力场作用效果,发明一套新型多级双向拉伸挤出系统(MBSE)。分析讨论MBSE构造及原理,介绍MBSE拉伸/剪切复合力场的实现及分布,从纯聚合物、聚合物/聚合物共混材料,聚合物/无机纳米粒子复合材料等物料体系着重讨论了MBSE的特点与优势。研究结果表明,相对于传统的基于单一剪切力场的挤出成型方法,MBSE中的双向拉伸/剪切复合力场,在调控分散相形态、调控聚合物晶体结构、促进纳米填分散及调控纳米填料粒子网络等方面具有突出的优势,在高分子及其复合材料的加工成型中具有广阔的应用前景。

成型加工过程中聚合物的连续自增强

提出了成型加工过程中聚合物连续自增强的概念.先介绍了传统加工过程中实现聚合物自增强的主要加工方法和设备,然后重点介绍了基于振动力场及拉伸力场的聚合物连续自增强加工方法和设备,阐述了聚合物在振动力场以及拉伸力场作用下连续自增强的机理、振动力场与拉伸力场对制品性能的影响.研究结果表明:振动力场和拉伸力场加工聚合物制品的自增强效果显著,制品力学性能与微观形态均明显改善;连续自增强技术具有物料适应广、适合实际生产加工等优点.

HDPE/PC分散相纤维化及其原位复合材料的研究

将高密度聚乙烯 (HDPE)和聚碳酸酯 (PC)在双螺杆挤出机中熔融共混挤出 ,通过改变对挤出物施加的牵引速度 ,研究了拉伸力场对HDPE/PC共混物的形态及其原位复合材料性能的影响。结果表明 ,随着牵引速度的提高 ,纤维状分散相所占比例增加 ,但纤维直径无明显变化 ;HDPE/PC原位复合材料与其普通共混材料相比 ,拉伸强度基本无变化 。