高密度聚乙烯/稻壳复合材料老化性能的研究

研究了放置在室温、阳光曝晒和户外阴面自然环境中的高密度聚乙烯（HDPE）/稻壳复合材料的材色和弯曲疲劳/蠕变性能.结果表明：在阳光和户外阴面自然环境中,该材料的材色变化较大,尤其是前2个月,材料变白变黄,且因潮气致其发霉,6个月后,材料产生的色差△E^＊高达20.64;在阳光和户外阴面自然环境中放置2,4,6个月后,材料的抗弯强度下降3.17%^19.20%,抗弯弹性模量下降3.23%^16.38%,而且其疲劳/蠕变性能也有一定下降;2个月后,材料产生的应变约为室温时的1.1^1.2倍,4个月后,由于温湿度、紫外线和光照强度降低,材料产生的应变减小,6个月后,材料产生的应变反而比室温时小;六元件模型能比四元件模型更好地模拟材料的疲劳/蠕变行为;材料的弹性变形与应力水平无明显关系,其黏弹性变形和黏性变形均随应力水平的增加而增大,且符合时间-温度-应力等效原理.

改性剂对高密度聚乙烯复合材料的性能研究

采用回收的牡蛎壳经高温煅烧改性后为增强填料,马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)为改性剂与高密度聚乙烯采用熔融共混法制备了纳米复合材料。使用电子万能拉力机、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)对复合材料的结构、形貌和结晶性能进行了表征。探究了改性剂以及牡蛎壳粉含量对高密度聚乙烯复合材料综合性能的影响。结果表明:煅烧后的牡蛎壳粉可以提升复合材料的力学性能,且改性剂可以很好改善牡蛎壳粉与高密度聚乙烯之间的相容性,当牡蛎壳粉的质量含量为1%时,复合材料的综合性能最好。

玄武岩纤维增强高密度聚乙烯复合材料的制备与性能研究

以高密度聚乙烯(HDPE)为基体、玄武岩纤维(BF)为增强材料,通过熔融共混、注塑成型制备了HDPE/BF复合材料,对比研究了未改性和硅烷偶联剂KH550改性对复合材料性能的影响,探究了不同BF含量对复合材料的热稳定性、导热性、加工流动性和力学性能的影响。结果表明:改性BF表面存在KH550分子,含改性BF的复合材料的各项性能均优于含未改性BF的复合材料;含10 wt%改性BF的复合材料使其流动速率提高了约65%,改性BF使HDPE的熔融温度最大提高了约3℃,但大幅降低了HDPE的结晶性能;含30 wt%改性BF的复合材料导热系数为0.3642 w/mK,比纯HDPE提高了17%。改性BF可以有效提高复合材料的力学性,尤其是15%含量时缺口冲击强度提升了65%。未改性BF对HDPE性能也有提高,但提升幅度均低于改性BF。

长玻纤/高密度聚乙烯复合材料的制备

以N406作为偶联剂,向双螺杆挤出机中连续加入玻璃纤维(玻纤GF),再经剪切、混合工艺,共混制备了长玻纤增强高密度聚乙烯(HDPE)复合材料。采用万能拉伸测试仪、冲击强度测试仪和熔体流动速率(MFR)测试仪,测试了复合材料的力学性能和流动性能;采用差式扫描量热仪(DSC)表征了复合材料的结晶温度、熔融温度;用热失重分析仪(TG)测量了复合材料的玻纤含量。研究结果表明,N406的用量对HDPE的拉伸强度的影响不大,但对冲击强度和MFR的影响较明显。偶联剂用量为8%时,相较未用偶联剂的长玻纤,增强HDPE复合材料的冲击强度提高了64.34%,MFR降低了40.07%。随着玻纤含量增加,拉伸强度、冲击强度升高,MFR降低;HDPE的结晶温度降低,熔融温度增加。玻纤含量为31.26%的复合材料,拉伸强度达到62.88MPa,较纯HDPE提高了180.97%。

不同碱料比活化的木质素生物炭对木质素生物炭/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

以木质素为前驱体、氢氧化钾(KOH)为活化剂,利用热解法制备了不同碱料比(KOH与木质素的质量比)的木质素生物炭(LBC),并以LBC为填料、高密度聚乙烯(HDPE)为基体,采用开炼-热压的工艺制备了LBC/HDPE复合材料,对LBC进行了官能团和孔结构表征,对LBC/HDPE进行了性能测试。高温炭化后的LBC极性官能团减少,低碱料比时,LBC主要发生微孔造孔行为,高碱料比时,造孔行为进一步加强,且会发生微孔发展成介孔或大孔的扩孔行为,碱料比为5∶1时制备的LBC的比表面积和孔体积最大,分别达到1835.48 m^(2)/g和1.34 cm^(3)/g。随着碱料比的提高,LBC在HDPE中的分散性和相容性得到改善,复合材料的界面微相分离现象减弱,当碱料比为3∶1时,LBC3/HDPE复合材料的综合力学性能较优,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为29.11 MPa、27.87 MPa和7.11 kJ/m^(2)。LBC的加入,可提高复合材料的热稳定性,同时使复合材料的储能模量和损耗模量增加。

玄武岩纤维/玄武岩颗粒增强高密度聚乙烯复合材料性能

玄武岩纤维(BF)和玄武岩颗粒(BP)增强高密度聚乙烯(PE-HD)力学性能优良,特别是硬度较高,用于防白蚁高压电缆护套的制造。首先利用硅烷偶联剂KH550对BF和BP进行表面改性,然后利用转矩流变仪熔融共混BP、BF和PE-HD,最后通过微型注塑机制备不同填料含量的PE-HD/BF/BP复合材料。通过扫描电子显微镜、差示扫描量热仪、同步热分析仪、万能试验机、动态力学性能分析仪、邵氏硬度计、流变仪等研究复合材料的形态、力学性能、结晶性能、热稳定性能及流变性能等。结果表明,与PE-HD相比,BF和BP填料的引入显著增强了PE-HD/BF/BP复合材料的力学性能和热稳定性能,当BF含量为20份,BP含量为10份时(BF20BP10),复合材料的力学性能最优,拉伸强度和拉伸弹性模量分别为47.51 MPa和3331.39 MPa,分别增加了41.7%和211%,硬度达到70.2HD,明显超出防白蚁电缆对硬度的要求,即大于65HD,因此具有更优异的防白蚁啃食性能。与其它配方相比,BF20BP10复合材料具有较高的结晶度、储能模量,较小的损耗因子。因此,PE-HD/BF/BP复合材料的最优配方为BF含量20份,BP含量10份,制备获得的样品具有优异的硬度、良好的热稳定性和流变性能,有望在电缆护套材料领域得到广泛的应用。

改性牡蛎壳粉/高密度聚乙烯纳米复合材料的制备及其性能研究

将牡蛎壳进行回收,采用高温煅烧改性后与高密度聚乙烯采用熔融共混法制备了纳米复合材料。使用FTIR、XRD、SEM和TG对复合材料的结构、形貌和耐热性能进行了表征,并研究了改性后牡蛎壳粉对高密度聚乙烯性能的影响。结果表明,改性后的牡蛎壳粉可以提升高密度聚乙烯纳米复合材料的综合性能。当改性后牡蛎壳粉的含量为1%时,纳米复合材料的综合性能最好。

TiO_(2)纳米粒子增强超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯复合材料的性能

利用硅烷偶联剂KH570对TiO_(2)纳米粒子进行表面改性,然后制备塑化超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)/TiO_(2)复合材料,最后通过密炼-模压法制备不同含量和粒子尺寸的TiO_(2)纳米粒子增强PE-UHMW/高密度聚乙烯(PE-HD)复合材料。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、差示热扫描量热仪、万能试验机、流变仪表征测试复合材料的微观结构、结晶、力学及流变性能。结果表明,低含量的Ti O2纳米粒子(质量分数0.1%)能在聚合物基体中分散良好,使复合材料的力学性能、结晶度及流动性均有显著提升;随粒子尺寸增加,材料强度和刚度降低,断裂伸长率和熔体剪切黏度先增加后降低。然而,高含量粒子分散困难、易形成大的聚集体,导致复合材料性能下降。当TiO_(2)纳米粒子尺寸为5~10 nm、质量分数为0.1%时,复合材料展现出优异的力学性能和加工性能,拉伸强度和拉伸屈服强度分别高达58.21 MPa和44.53 MPa,且熔体剪切黏度下降19.7%。

凹凸棒土增强改性高密度聚乙烯复合材料的性能研究

本研究选用无机填料凹凸棒土(AT)作为增强相,高密度聚乙烯(HDPE)为基体,改性聚乙烯(MPE)为改性剂,通过熔融共混法来制备了AT和改性高密度聚乙烯(MHDPE)复合材料。研究了AT的含量对MHDPE复合材料力学性能、微观形貌、吸水性能、亲水性能和耐热性能的影响。结果表明:加入少量的AT不仅可以均匀分散在MHDPE基体中,还可以提高其机械性能。当AT的含量为1%时,MHDPE/AT复合材料的拉伸强度和断裂伸长率都达到了最大值,分别为26 MPa和639.86%。相比较纯MHDPE提高了20.9%和22.8%,但加入过量会发生团聚现象,造成其机械性能下降;吸水和接触角测试结果显示随着AT含量的增加,MHDPE/AT复合材料表现出越来越亲水;热重分析测试结果可知适量的AT能够提高复合材料的耐热性能。因此,MHDPE在添加AT之后性能有明显的改善效果且有着广阔的应用前景,值得我们进一步研究。

丁苯橡胶对竹粉/高密度聚乙烯复合材料冲蚀磨损特性的影响

为制备适用于海岸工程领域的高耐冲蚀型木塑复合材料,基于旋转射流技术研究了丁苯橡胶(SBR)对竹粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料冲蚀磨损特性的影响。结果表明,引入SBR可以提升竹粉/HDPE复合材料的硬度和冲击强度(硬度最大增幅1.3%、冲击强度最大增幅18.8%),并优化竹粉/HDPE复合材料中纤维和基体的两相界面质量。较之未引入SBR的竹粉/HDPE复合材料,引入SBR的竹粉/HDPE复合材料的抗冲蚀性显著提升,其最大冲蚀率发生于冲蚀靶距1.0 cm和冲蚀时间180 s处。较之未冲蚀面,竹粉/HDPE复合材料冲蚀面主要表现出纤维破碎和基体脆性断裂,以及氧含量相对增加和羟基伸缩振动加强等磨损特征。引入SBR不改变旋转射流对竹粉/HDPE复合材料的冲蚀机理。

不同炭化温度的稻壳炭对稻壳炭/高密度聚乙烯复合材料的影响

为了考察不同炭化温度的稻壳炭对稻壳炭/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料性能的影响,利用马弗炉制备了不同炭化温度(200℃,300℃,400℃,500℃,600℃)的稻壳炭,以该稻壳炭为填料,采用注塑成型的方法制备了稻壳炭/HDPE复合材料,并对其性能进行对比分析。傅里叶变换红外光谱与扫描电镜分析表明,600℃炭化温度的稻壳炭的极性最低,孔结构最完善;熔融结晶分析表明,稻壳炭的加入有利于提高HDPE的相对结晶度;力学性能与动态力学热分析表明,600℃炭化温度的稻壳炭/HDPE复合材料的弯曲强度(45.37 MPa)、刚性及弹性最强,但是不同炭化温度的稻壳炭对稻壳炭/HDPE复合材料的拉伸强度影响不大。

石墨烯/高密度聚乙烯导电复合材料的制备与表征

采用氧化还原法制备了石墨烯(GNS),采用红外光谱、透射电子显微镜对所得石墨烯进行分析和表征。采用溶液共混法制备石墨烯/聚乙烯导电复合材料,研究了材料的导电渗流行为,发现石墨烯含量越接近渗流阈值(4.3%,质量分数),随着石墨烯含量的增加,其室温电阻率减少;当质量分数为6.3%左右时,电阻率趋于稳定,约为102Ω.m。DSC分析发现加入GNS后复合材料的降温过程中结晶峰起始温度提高,说明GNS在复合材料中有成核剂的作用。

单轴压力对高密度聚乙烯/碳黑导电复合材料电阻特性的影响

研究了高密度聚乙烯 /炭黑导电复合材料在单轴压力作用下电阻的变化规律 .结果表明 ,在低压力下 ,复合材料电阻随压力增加而降低 ;而在较高压力下则随压力增大而升高 ,分别呈现出所谓的“电阻负压力系数”和“电阻正压力系数”效应 .电阻的压力依赖性以及由压缩引起的电阻不可回复性 ,被认为与外力作用下导电网络的重组与破坏有关 .由此提出了导电复合材料单轴压力作用

石墨填充高密度聚乙烯基复合材料导热性能的研究

选用导热系数较高的无机填料石墨对高密度聚乙烯（HDPE）进行填充改性；采用偶联剂和磨盘型力化学反应器对石墨进行表面处理，提高石墨与聚合物基体的界面相互作用；用自行研制的升温速率测定装置测试材料的导热性能，并研究材料的导热机理；用SEM观察复合材料的微观形态．实验结果表明：经偶联剂处理后，石墨在HDPE中均匀分布；测试试样的上表面温度随时间的变化可用三次多项式T=A0+A1t+A2t2＋A3t3拟会；HDPE／石墨复合材料升温速率随石墨含量增加而增大；石墨含量为35％的复合材料最大升温速率为HDPE的1.75倍．

聚丙烯/高密度聚乙烯混炼对竹木塑复合材料性能的影响

用聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)共混制备竹木塑复合材料,研究其对复合材料力学性能和微观结构的影响,同时对比竹粉与木粉对材料性能的影响。结果表明:竹塑复合材料的拉伸强度较高;加入一定量的高密度聚乙烯可以提高聚丙烯/竹粉复合材料的冲击和弯曲强度;竹粉与塑料的相容性比木粉好,木塑复合材料的主要破坏形式是木粉与塑料的脱粘。

竹粉/高密度聚乙烯复合材料动态流变特性

为了了解木塑复合材料的动态流变特性,从而更好地提高产品的生产效率以及揭示界面复合机理,该文以竹粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料为研究对象,分别考察了铝钛偶联剂、硬脂酸钙润滑剂对复合材料流变特性的影响。利用密炼机对高密度聚乙烯与竹粉进行密炼混合,在此过程中根据情况添加适量的偶联剂或润滑剂,得到的复合块状材料经冷却破碎后注塑成型,并对注塑试样进行了系列动态流变测试,包括应变扫描、频率扫描,对比了2种温度下的应变扫描下的流变行为。应变扫描结果表明,添加助剂的复合体系比单纯竹粉/HDPE体系在更大的应变范围内属于线性弹性行为,通过低频区域的模量与频率关系的斜率分析表明,添加偶联剂和润滑剂有助于促进竹粉在塑料基体中的均匀分散,动态黏度与损耗黏度之间的关系揭示了偶联剂以及润滑剂均在一定程度上促进了竹粉与聚乙烯塑料之间的界面结合,为木塑复合材料生产过程助剂的使用提供了一定的理论参考依据。

偶联剂含量对植物纤维/高密度聚乙烯复合材料力学性能的影响

固定植物纤维和高密度聚乙烯比例为4∶6,在一定挤出工艺条件下,制备植物纤维/高密度聚乙烯复合材料,研究偶联剂含量对稻草/高密度聚乙烯复合材料和玉米秸秆/高密度聚乙烯复合材料力学性能的影响。结果表明:偶联剂质量分数为3%时,复合材料的弯曲强度较好,稻草/高密度聚乙烯的弯曲强度提高了50.92%,除去秸叶和秸穰的玉米秸秆/高密度聚乙烯的弯曲强度提高了66.69%;偶联剂质量分数为6%时,复合材料的拉伸强度较好,稻草/高密度聚乙烯的拉伸强度提高了19.44%,除去秸叶和秸穰的玉米秸秆/高密度聚乙烯复合材料的拉伸强度提高了35.18%。

聚磷酸铵改善稻秸-高密度聚乙烯复合材料的理化性能

为了实现稻秸的资源化利用，以稻秸为增强相、高密度聚乙烯（high density polyethylene，HDPE）为基体相、聚磷酸铵（ammonium polyphosphate，APP）为阻燃剂制备了稻秸-HDPE复合材料，并利用热重分析仪、锥形量热仪和力学性能测试仪，探讨APP的添加量（0、8%、10%、12%）对复合材料热性能、阻燃性能和力学性能的影响。1）热分析结果表明：当增强相的质量分数为30%，HDPE 的质量分数为70%时，以稻秸为增加相的复合材料初始分解温度和热解峰温低于以木材为增加相的复合材料，但残余率较高。当在稻秸-HDPE复合材料中添加10%～12%APP时，会促使稻秸-HDPE复合材料提前发生热降解，使得初始分解温度向低温方向移动8～9℃，并且 APP 的加入提高了稻秸-HDPE 复合材料的热解峰温和残余率。2）阻燃性能结果表明，当增强相的质量分数为30%，HDPE的质量分数为70%时，稻秸-HDPE复合材料的阻燃性高于木材-HDPE复合材料。当在稻秸-HDPE复合材料中添加APP时，稻秸-HDPE复合材料的阻燃性能进一步提高。当APP添加量为12%时，稻秸-HDPE复合材料的平均热释放速率、热释放速率峰值和总热释放量达到133 kW/m2、357 kW/m2和105 MJ/m2，比未添加APP时分别降低了20.4%、20.7%和11.0%，氧指数达到23%，比未添加APP时增加了12.7%。3）力学性能表明，当增强相的质量分数为30%，HDPE的质量分数为70%时，稻秸-HDPE复合材料的韧性高于木材-HDPE复合材料，APP的加入使得稻秸-HDPE复合材料的韧性得到提高，而弯曲强度、拉伸强度几乎没有影响。研究结果为以稻秸为增强相制备阻燃型木塑复合材料提供参考。

高密度聚乙烯/木粉复合材料的热氧老化(Ⅱ)——热氧老化对木塑复合材料力学性能的影响

以高密度聚乙烯和木粉为原料、马来酸酐接枝聚乙烯为界面增溶剂,采用热压成型的方法制备了木塑复合材料。通过添加不同抗氧剂及调节抗氧剂比例来对比分析各种抗氧剂对木塑复合材料耐老化性能的效果。结果表明,使用抗氧剂可有效改善木塑复合材料的热氧老化性能,其中使用1.5%~2.0%（质量分数）β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（1076）的效果最好。

超微粉煤灰填充高密度聚乙烯复合材料的制备与性能

采用悬臂梁缺口冲击、差示扫描量热(DSC)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等方法研究了蒸汽气流磨制备的超微粉煤灰(UFA)填充对高密度聚乙烯冲击强度、拉伸强度、弯曲强度和结晶度的影响。结果表明,未经表面处理的超微粉煤灰粒子可在聚乙烯中均匀分散;随着UFA含量从0phr增加至80phr,复合体系的刚性提高、结晶度增加,伸长率下降,但拉伸强度下降甚微(从21.76 MPa减少至19.65 MPa)。复合材料的冲击强度在超微粉煤灰添加量为60phr时从纯树脂的27.64 J/m2提高到60.54 J/m2,有大幅度的增加,超微粉煤灰具有明显的刚性粒子增韧作用。