纳米复合聚丙烯材料研究及应用

综述了纳米粒子的特性、制备、表面处理方法、作用机理、以及聚丙烯/无机纳米复合材料的制备和性能;并对近年来聚丙烯/无机纳米复合材料的研究进展及应用情况进行了介绍。

显微红外光谱法研究聚丙烯纳米复合材料的光氧化降解

采用显微红外(AIM)光谱法,结合偏光显微镜(POM)和扫描电子显微镜(SEM),对聚丙烯/碳酸钙(PP/CaCO3)和聚丙烯/二氧化硅(PP/SiO2)纳米复合材料中光氧化降解沿深度的分布进行了研究。结果表明,无论是纯聚丙烯还是聚丙烯纳米复合材料,试样的光氧化降解都是氧扩散控制过程,由表面逐渐向内部发展。纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的加入都显著地促进了PP基体的光氧化降解,二氧化硅的影响更为严重。纳米填料的含量越高,复合材料的氧化程度也越高,但氧化层的厚度却基本不变,都在200μm左右,当样品表面严重老化至表面脱落后,氧化继续向内部进行。氧化层的厚度主要是由试样成型过程中形成的表面过渡区的厚度决定的。

聚丙烯/凹凸棒土纳米复合材料的制备、结构与性能

采用超声波分散方法将凹凸棒土(简称凹土AT)在水中进行分散,然后用硅烷偶联剂KH570对凹凸棒土纳米棒晶进行表面处理,采用X射线光电子能谱(XPS)对表面结构进行了表征。将经上述表面处理的凹凸棒土与PP复合制备纳米复合材料,研究了纳米复合材料的结晶行为与力学性能。

聚丙烯/层状硅酸盐纳米复合材料的剥离机理与网络结构

对本课题组近年来有关聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的研究内容及重要的研究成果进行了综述。熔体插层法是一种制备聚合物基层状硅酸盐纳米复合材料简便而有效的方法,也是所有目前制备方法中最可能实现产业化的方法。这种制备方法的一个显著特点就是涉及剪切场。对蒙脱土在剪切场中的形态发展和剥离机理进行了研究,这将对在实际熔融加工过程中制备剥离型纳米复合材料具有重要的指导意义。纳米级分散的蒙脱土粒子在含量达到一定程度时会形成介观网络结构,大分子链的运动和松弛会受到限制。同时这种介观填料网络还会对宏观性能产生影响。运用动态保压技术,往复剪切场在注塑过程中被施加到复合材料熔体上,这造成了常规注塑样品所不具有的特殊的多层次分散和取向结构。并对这种多层次结构的形成机理进行了讨论。

聚丙烯酰胺/氧化石墨纳米复合材料的研究

氧化石墨具有良好的层状结构,其层间具有丰富的官能团,能与有机聚合物形成插层纳米复合材料进而改善材料的性能.采用层离吸收-原位聚合法制备了聚丙烯酰胺/氧化石墨纳米复合材料,并采用XRD、HREM及DSC等对其结构和性能进行了表征.结果表明,聚丙烯酰胺与氧化石墨两者之间存在着较强的相互作用,材料的玻璃化转变温度得到提高.层离吸收-原位聚合法是获得聚丙烯酰胺/氧化石墨层纳米复合材料的有效途径,聚丙烯酰胺在氧化石墨中存在着多种排列方式,不同层间距(1 6nm和2 8nm)的聚丙烯酰胺/氧化石墨纳米复合结构同时存在.

聚丙烯/石墨纳米复合材料的导电性能研究

磨盘碾磨固相剪切复合技术(S3C)是制备聚合物 石墨导电复合材料的有效途径,所得聚丙烯 膨胀石墨复合材料具有纳米插层复合结构,石墨纳米片层的相互搭接可形成导电网络,具有纳米间隙的石墨插层结构可形成隧道电流,从而大幅度降低复合体系的导电逾渗阈值,在低填充量实现聚合物复合材料高电导性,与熔体共混相比,导电逾渗阈值由4 .3vol%降低到0 . 5 5vol% ,在石墨含量为4 .0 1vol%时,电导率提高10个数量级.

汽车暖风机壳体用聚丙烯／粘土纳米复合材料开发与应用

通过采用大分子熔体插层工艺制备了汽车暖风机壳体用聚丙烯/粘土纳米复合材料,该材料具有较高的综合性能。介绍了聚丙烯/粘土纳米复合材料的制备过程,并对该材料的性能及汽车暖风机壳体性能进行了试验。试验结果表明,聚丙烯/粘土纳米复合材料可满足汽车暖风机壳体的使用要求,且其填充量小、密度低,有利于实现汽车零件轻量化。

聚丙烯基纳米复合材料的物理性能

综述了聚丙烯(PP)基纳米复合材料的动态力学性能、结晶性能、阻燃性能、导电性能、分散性等物理性能的国内外研究进展。相对纯高分子材料或传统填充复合材料,聚丙烯纳米复合材料具有快的结晶速率、高的结晶温度和阻燃性能,纳米复合材料中聚丙烯结晶速率和结晶温度的提高归结于高表面积的纳米粒子存在强的异相成核作用,阻燃性能的提高归结于热稳定性提高和在少量填料时就可形成绝缘不燃炭层。

聚丙烯/粘土纳米复合材料在轻型车门护板上的应用

对某种粘土纳米填充聚丙烯复合材料性能进行了综合评价,介绍了其制备方法,并对该材料进行了性能测试。利用已有的轻型车门护板模具,采用该材料进行了产品成型工艺试验,并对门护板制品进行了评价。试验结果表明,采用聚丙烯/粘土纳米复合材料生产的门护板产品性能满足轻型车门护板的使用要求,而且由于新材料中填料填充量小、密度低,有利于实现汽车零件轻量化。

聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的湿热老化性能

用熔融插层法制备了2种聚丙烯／蒙脱土（PP／OMMT）纳米复合材料，考察了在90℃的水中进行0～80d不同时长的湿热老化后的产物特征。添加少量纳米化蒙脱土的PP表面形貌被破坏时间可延长20d左右，比纯PP拉伸强度保持率提高67．5％，冲击强度保持率提高12．4％。PP、PP／OMMT复合材料湿热老化的损伤主要是环境中的水分子的直接物理作用，其中PP／季铵型OMMT纳米复合材料优良的抗湿热老化能力是其较高的结晶度、剥离性纳米化OMMT片层对水分子和热的物理胆隔效应以及OMMT与PP间较强的相互作用的共同结果。

纳米CdS/聚丙烯酸酯复合材料的制备

以自制的高固体分热固性丙烯酸树脂为基质,以醋酸镉、硫代乙酰胺等为原料,在丙酮和甲醇的水溶液中,一步法制备了平均粒径为7nm的在聚合物基体中单分散的CdS纳米粒子。CdS/聚丙烯酸酯复合材料用X射线粉末衍射(XRD),透射电镜(TEM),紫外可见光谱(UVVis)和荧光光谱(PL)进行了表征。研究结果表明:金属离子首先与聚合物的羧基络合,生成硫化物纳米微粒后,聚合物又包覆在纳米微粒的表面形成保护层。

双螺杆挤出机螺杆组合对聚丙烯/纳米CaCO_3复合材料在线流变性能的影响

采用啮合型同向旋转双螺杆挤出机制备聚丙烯(PP)/纳米碳酸钙(nano-CaCO3)复合材料,制备过程中在双螺杆挤出机末端连接Haake在线流变仪进行在线流变性能测试。研究了两种螺杆组合结构、纳米CaCO3含量对PP/纳米CaCO3复合材料在线剪切黏度的影响,比较了在不同聚合物加工流场下PP/纳米CaCO3复合材料的在线流变性能。结果表明,引入分布混炼有利于降低复合材料的剪切黏度,复合材料剪切黏度随纳米粒子的加入先呈下降趋势,当达到某一含量后,再提高纳米粒子含量会使黏度提高。

聚丙烯/纳米蒙脱土复合材料的超声研究

文章对用熔体插层方法制备的聚丙烯 /蒙脱土纳米复合材料进行了超声实验研究。对一组采用不同蒙脱土掺杂比及不同方法掺杂的样品用超声脉冲回波法和声显微法测量了在不同频率下的纵波、横波声速 ,计算了这组样品的剪切模量、杨氏模量、泊松比和声品质因数 ,并据此分析了材料的特点。

碳纳米管/聚丙烯腈基复合材料的热导率研究

采用原位聚合法制备了碳纳米管/聚丙烯腈(CNT/PAN)复合材料,用MDSC的测试方法研究了复合材料的热性能,并由此推导了复合材料的热导率。应用Cheng-Vachon、Nielsen-Lewis和Okamoto-Ishida3种导热理论模型对CNT/PAN复合材料的热导率进行估算。对比实验测试与导热理论模型的计算结果,考虑到碳纳米管在聚合物基体中的分散和取向情况,得出Nielsen-Lewis理论在低填充含量及室温条件下可以较准确地估算无规分散的CNT/PAN复合材料体系的热导率。

我国成功研发出纳米聚丙烯复合材料

据相关媒体报道，我国科研人员日前成功地把纳米材料与聚丙烯嫁接在一起，研制出了纳米聚丙烯复合材料。这种以注塑级塑料为基础原料的纳米聚丙烯产品，保持了原有刚性，并使其韧性大幅度提高，是国内首创。不同种类的纳米材料几乎可以与所有牌号的聚丙烯嫁接，制成具有各种优良性能的纳米复合材料，从而大大提高聚丙烯的品质，拓宽聚丙烯产品的应用领域。

我国研制成功纳米聚丙烯复合材料

我国科研人员日前成功地把纳米材料与聚丙烯嫁接在一起，研制出了纳米聚丙烯复合材料。这种以注塑级塑料为基础原料的纳米聚丙烯产品，保持了原有刚性，而使其韧性大幅度提高，是国内首创。据科研人员介绍，不同种类的纳米材料几乎可以与所有牌号的聚丙烯嫁接，制成具有各种优良性能的纳米复合材料，从而大大提高聚丙烯的品质，拓宽聚丙烯产品的应用领域。

纳米Mg/PP复合材料的制备及结构研究

分别采用高能球磨法和电阻加热蒸发法制备了纳米Mg ,并对其物相及结构进行了表征。再将经活化处理的纳米Mg与PP熔融共混制得复合材料 ,并测试其力学性能。结果表明 :在一定用量范围内 ,蒸发法制备的纳米Mg能大大提高复合材料的韧性 ,由脆性断裂转变为韧性断裂 ;同时能保持复合材料原有的强度。

不同聚丙烯发泡体系的挤出发泡行为研究

通过热失重行为研究了不同升温速率对吸热型发泡剂(HP40P)和放热型发泡剂(AC)分解行为的影响；考察了线形聚丙烯(LPP)和长链支化聚丙烯(LCBPP)共混体系(LPP/LCBPP)的挤出发泡行为；制备了LPP/纳米黏土复合材料,并对其进行了挤出发泡研究。结果表明,吸热型发泡剂的分解区间较宽,分解过程平稳,可以作为聚丙烯挤出发泡很好的发泡剂,但需要通过提高螺杆转速来抑制分解过程中的气体损失；LPP/LCBPP/HP40P是良好的聚丙烯挤出发泡体系,可以得到泡孔直径100μm左右、泡孔密度接近10~6个/cm^3的聚丙烯挤出发泡材料；LPP/纳米黏土复合材料的挤出发泡中并未发生严重的气泡破裂和塌陷现象。动态流变性能研究结果表明该材料表现出很好的熔体弹性,可以作为聚丙烯挤出发泡的良好发泡体系。

MWNTs对PP/MWNTs导热复合材料性能影响

利用新型非对称同向双螺杆挤出机制备聚丙烯(PP)/多壁碳纳米管(MWNTs)导热复合材料。研究了不同MWNTs含量对该复合材料热学及力学性能的影响。结果表明,该复合材料的热导率、缺口冲击强度及断裂伸长率均呈先增后减趋势。与纯PP相比,当MWNTs含量为6份时,导热复合材料热导率可提高123%;当MWNTs含量为4份时,导热复合材料最大分解速率温度可提高4.8%,热稳定性得到有效改善但存有较为明显的突变特性;当MWNTs含量为2份时,导热复合材料缺口冲击强度可提高13.7%;随着MWNTs含量的增加,观察导热复合材料微观断面形貌表明,含量增加整体团聚尺度趋于增大,团聚量也呈增多趋势。