拉伸状态下掺杂SiO2对LDPE材料空间电荷的抑制作用研究

将不同质量分数的SiO2纳米粒子与低密度聚乙烯(LDPE)复合制备了聚乙烯纳米复合材料,并以纯LDPE作为对照样品,控制拉伸率为10%,利用电声脉冲法(PEA)测量样品内部空间电荷的分布,研究拉伸状态下复合材料内部的空间电荷积聚特性。结果表明:纯LDPE样品在拉伸后空间电荷积聚明显减少,说明拉伸具有抑制LDPE材料内部空间电荷积聚的作用;LDPE/SiO2复合材料样品在掺杂SiO2纳米粒子及拉伸后,材料内部空间电荷积聚均有减少,说明掺杂SiO2纳米粒子和拉伸均有抑制材料内部空间电荷积聚的作用,其中SiO2纳米粒子对空间电荷的抑制效果随着掺杂量的增加呈现先增大后减小的趋势。掺杂SiO2纳米粒子引入界面区域是抑制空间电荷积聚的主要原因,而拉伸导致的内部结构变化是影响空间电荷和陷阱分布特性的主要原因。

基于声发射信号模式识别的UHMWPE/LDPE复合材料损伤机制分析

测定了UHMWPE/LDPE复合材料在准静态拉伸作用下的声发射(AE)信号,用无监督模式识别方法对预处理后的AE信号进行分类,据此分析了几种试样(0°、90°和[+45/°-45°])的损伤机制。研究表明,模式识别(PR)方法能识别出试样中基体开裂、纤维-基体界面脱粘、纤维抽拔和纤维断裂等损伤模式,识别结果与利用扫描电子显微镜(SEM)对破坏断面观察得到的结果一致。UHMWPE/LDPE复合材料的AE信号特征只受损伤模式的影响而与试样类型无关,PR方法能有效地区分不同损伤模式的AE信号,每种损伤模式的AE信号累计数对应变的关系曲线能清楚地反映复合材料的损伤进程。AE信号的PR分析为复合材料的损伤机制分析提供了准确依据。

多元协效阻燃剂对EVA/LDPE复合材料性能的影响

在填充碱式硫酸镁(MHSH)晶须和氢氧化铝(ATH)共混物的基础上,分别添加硼砂、硼酸锌(ZnB)和微胶囊红磷(MRP)制备了多元协效阻燃的EVA/LDPE复合材料。采用热重分析仪、锥形量热仪、极限氧指数仪、扫描电镜及能谱仪、拉伸试验机、交流介质强度试验仪和高阻计等多种实验设备分析了含碱式硫酸镁晶须的多元协效阻燃剂对EVA/LDPE复合材料阻燃、力学和电学性能的影响。结果表明:添加MRP显著提高了EVA/LDPE复合材料的初始分解温度T_(d)、失重速率峰值温度T_(p2)和T_(p3)、800℃残留率。与添加硼砂和ZnB相比,添加MRP的试样表现出最佳的阻燃性能,其热释放率曲线峰值和总热释放量值降低至219.86 kW/m^(2)、19.38 MJ/m^(2),点燃时间和极限氧指数值分别提高至59 s、28.4%,且样条无熔融滴落现象,炭层连续致密。MRP协同MHSH晶须、ATH提高EVA/LDPE复合材料的阻燃机理源于气相阻燃和凝聚相阻燃的协同效应。添加MRP降低了复合材料的断裂伸长率,但具有良好的电绝缘性能。

典型铺设角度UHMWPE/LDPE复合材料的声发射特性比较

采用声发射技术,通过测定声发射事件数—幅度、声发射能量—幅度参数关联图,对几种典型纤维铺设角度(0°、10°、45°、90°)的UHMWPE/LDPE复合材料拉伸断裂过程中的损伤类型及特征进行了分析和比较。实验结果表明:纤维的铺设角度决定了材料的拉伸强度,不同的铺设角度对应着不同的损伤破坏过程和声发射特征。

拉伸状态下LDPE/SiO_2改性材料的空间电荷特性研究

为深入研究低密度聚乙烯(low-density polyethylene,LDPE)/Si O_2改性材料内部空间电荷的运动特性,利用纳米粒径分别为15和50 nm的Si O_2纳米粒子制备了质量分数为5%的LDPE/Si O_2改性材料,同时制备了拉伸率为10%的样品,利用电声脉冲(pulsed electroacoustic apparatus,PEA)法装置测量了每种样品的空间电荷分布。结果表明:添加Si O_2纳米粒子后,材料中靠近电极处的空间电荷累积由异极性电荷转变为同极性电荷;拉伸后,所有材料内部的空间电荷累积量均出现了增加,并且当拉伸率为10%,质量分数为5%时,LDPE/Si O_2改性材料内部出现了空间电荷大量累积的现象,在材料中心位置处形成了两个不同极性的空间电荷包,15nm粒径改性材料的空间电荷包远小于50nm粒径的改性材料。文中从弧波理论、电荷在改性材料中的受力以及具有不同介电常数材料表面电荷的累积等方面对LDPE/Si O_2改性材料内部的空间电荷包现象进行了详细解释,为深入理解空间电荷在改性材料中的运动特性和分布特性提供参考。

滑石粉的2种改性方法与滑石粉/LDPE复合材料的力学性能

研究了滑石粉改性剂———环氧化天然橡胶胶乳ENRL-25和酞酸酯偶联剂NDZ-201的用量、改性滑石粉的填充比例及DCP(过氧化二异丙苯)对滑石粉/LDPE(低密度聚乙烯)复合材料力学性能的影响。结果表明:未改性滑石粉(改性剂用量为0时)会降低复合材料的力学性能,而改性滑石粉可改善复合材料的力学性能;ENRL-25对滑石粉的改性效果优于NDZ-201;滑石粉与改性剂的最适比例[m(改性剂)/m(滑石粉)],ENRL-25为7.5%,NDZ-201为1.5%;当ENRL-25改性滑石粉的填充比例[m(滑石粉)/m(LDPE)]达到10% 时,复合材料的综合力学性能仍优于纯LDPE的,且以填充比例为5% 左右时的综合力学性能为最优;DCP不能明显改善以ENRL-25改性的滑石粉/LDPE复合材料的综合力学性能,但可显著改善未改性滑石粉/LDPE复合材料的综合力学性能,使填充了5% 未改性滑石粉的复合材料的综合力学性能仍达到纯LDPE的水平。

CaCO_3含量对LDPE/LLDPE复合材料性能的影响

考察了室温下CaCO3粒子含量对LDPE/LLDPE复合材料薄膜的拉伸性能影响。发现试样的弹性模量随着CaCO3质量分数 (f)的增加而呈线性函数形式增大 ,纵向的拉伸断裂强度明显地高于横向 ,且随f 的变化较小 ,两者均在f=2 0 %处出现最小值。此外 ,测量了试样的熔融流动速率 (MFR)和热焓 (△H)。结果显示 ,MFR和△H均随着f

聚氨酯偶联麦秸/回收LDPE复合材料的物理及力学性能

以正交分析法研究了自合成的端异氰酸酯聚氨酯(PU)偶联制造麦秸和回收低密度聚乙烯(LDPE)复合材料工艺因子对材料物理及力学性能的影响。研究表明,偶联剂的种类、用量及材料密度是影响材料内结合强度(IB)、2 h沸水后内结合强度(2hWIB)、静曲强度(MOR)和弹性模量(MOE)非常显著的因子;PU游离异氰酸酯基含量愈高、分子量愈大,偶联效果愈好;复合材料的IB、2hWIB、MOR和MOE,均随PU用量及材料密度的增加而递增。180℃,热压时间为1.1 min/mm^1.4 min/mm材料性能最好。以2.0%的PU偶联的麦秸与回收LDPE复合材料,24h吸水厚度膨胀率(24hTS%)及其它各项力学性能指标均超过GB/T4897.7-2003规定的在潮湿状态下使用的增强结构用板要求。

蛋白质吸附量与Cu/LDPE复合材料中铜含量的关系

利用注塑成型法制备得到了Cu/LDPE复合材料,并研究了浸泡在牛血清白蛋白溶液中的Cu/LDPE复合材料表面的蛋白质吸附量与复合材料中铜含量的关系。蛋白质吸附量随着铜含量的增加出现两个极大值,铜含量为30%～35%时蛋白质的吸附量出现最大值。在铜含量相同的情况下,Cu/LDPE微米复合材料表面吸附的蛋白质比Cu/LDPE纳米复合材料多。

模拟宫腔液体积对Cu/LDPE多孔复合材料节育器的铜离子释放速率的影响

采用溶液分析法测定含铜宫内节育器(Cu-IUDs)的Cu2+释放速率时,所使用的模拟宫腔液(SUS)的体积远远大于人体宫腔液的实际体积,因此推算IUDs在体内宫腔液中的Cu2+释放速率时需要考虑SUS体积的影响。作者制备了两种不同孔隙度的Cu/LDPE多孔复合材料IUDs,测定了它们在不同体积SUS中的Cu2+释放速率,探讨了SUS体积对Cu2+释放速率的影响规律,并拟合出了释放初期和释放稳定期SUS体积与SUS中Cu2+浓度之间的关系式。结果发现,在释放初期,SUS体积对Cu2+释放速率影响不大;而在释放稳定期,SUS体积对Cu2+释放速率影响很大,SUS体积越大,Cu2+释放速率越快。

Cu／LDPE多孔复合材料制备过程中致孔剂的溶出行为

研究了铜/低密度聚乙烯(Cu/LDPE)多孔复合材料制备过程中致孔剂(2,5-二叔丁基对苯二酚,DTB-HQ)的溶出行为。结果表明,乙酸乙酯对DTBHQ的抽提效果最佳;DTBHQ溶出速率随着抽提时间的延长而逐渐变慢,随着抽提温度的升高而加快;根据Fick扩散第一定律,确立了DTBHQ溶出速率随DTBHQ含量的变化规律。

Cu/PEO/LDPE复合材料的制备工艺研究

采用熔融共混/注塑成型法制备了一种新型的用于制备含铜宫内节育器的聚合物合金基含铜复合材料,即铜/聚氧化乙烯/低密度聚乙烯(Cu/PEO/LDPE)复合材料。采用正交实验研究了加热温度、注射温度、注射压力、注射速率、保压压力和保压时间等对该复合材料Cu2+释放速率的影响。结果表明:注射压力对复合材料Cu2+释放速率的影响最大,其它工艺参数的影响相对较小,且影响大小的顺序依次为:注射压力>保压时间>注射温度>注射速率>加热温度>保压压力,调控注塑工艺参数是调控该复合材料Cu2+释放行为的手段之一。获得了制备宫内节育器Cu/PEO/LDPE复合材料的最佳注塑工艺参数为:注射压力60bar、注射温度165℃、加热温度180℃、保压压力10bar、保压时间0.5s、注射速率70%。

Al_2O_3/LDPE复合材料导热对电气性能影响研究

利用熔融共混和多层热压的方法制备了7种具有三明治结构的氧化铝/低密度聚乙烯(Al_2O_3/LDPE)纳米复合材料。通过扫描电镜对材料的断面进行分析,得到最佳的热压参数。利用激光闪射扩散热分析仪测试了复合材料的热导率,并通过电流测试平台研究了复合材料在不同温度(30℃、50℃)30 k V/mm电场下的电导变化趋势。结果表明:三明治结构1%Al_2O_3-LDPE/0.5%Al_2O_3-LDPE/1%Al_2O_3-LDPE复合材料的热导率最高,达到0.4 W/(m·K)。当温度升高时,材料的电导率变化不同,热导率高的材料电导率变化相对较小。

热老化条件下LDPE/TiO2纳米复合材料介电特性研究

电力电缆在运行过程中普遍存在的热老化现象容易加速绝缘失效,限制设备使用寿命,甚至引发电力系统故障。纳米粒子掺杂改性可以提高聚乙烯基体材料的热稳定性,开展相关研究可以为提高电缆绝缘寿命提供解决方案。以低密度聚乙烯(LDPE)/二氧化钛(TiO2)纳米复合材料为研究对象,分别研究了热老化条件下纳米粒子质量分数、老化时间、老化温度对材料介电特性的影响。实验结果表明,掺杂TiO2纳米粒子能够改善LDPE基体材料的介电特性,当TiO2纳米粒子填充质量分数为0.5%时,纳米复合材料介电特性最佳。老化时间和老化温度是影响材料介电特性劣化的两个重要因素,随着老化时间推移和老化温度提高,纳米复合材料的介电性能劣化现象越明显。对聚乙烯材料进行纳米改性的同时降低电缆运行环境温度,对提高电缆绝缘寿命具有重要意义。

农业剩余物纤维-回收塑料复合材料界面偶联剂的合成及表征

以PAPI和聚醚多元醇为原料,合成并表征了麦秸-回收塑料(LDPE)复合材料用界面偶联剂──端异氰酸酯聚氨酯预聚物PU1和PU2,研究了偶联剂的原料配比、合成步骤、结构性能与复合材料性能之间的关系。FT-IR光谱证实,PAPI与聚醚多元醇反应生成了氨基甲酸酯,生成物分子组成中含游离的异氰酸酯基;GPC分析表明,PU1和PU2数均相对分子质量(Mn)为4370和7230,分布指数为2.1和2.3;DSC分析表明,PU1和PU2的Tg分别为-65.5和-41.2℃;与未使用偶联剂的麦秸-回收LDPE复合材料相比较,2.5%的PU1和PU2偶联的相应材料,物理以及力学性能指标显著提高,偶联效果PU1优于PU2,PU1对应材料的性能指标超过GB/T4897.7-2003规定的在潮湿状态下使用的增强结构用板要求。

低密度聚氯乙烯材料阻燃改性的研究

将一种无卤阻燃剂:三(4,4′,4″-三硼酸-苯基)胺(简称3BzN-3B)应用于LDPE材料的阻燃改性,通过对阻燃LDPE材料进行氧指数、垂直燃烧、锥形量热三个阻燃性能的测试,探究LDPE材料阻燃改性的效果。分析得知,添加了10%3BzN-3B后,LDPE材料的氧指数达到29.8%,垂直燃烧达到V-0级,热释放速率与总量也有所下降。

利用电化学阻抗谱研究铜颗粒尺寸对铜/低密度聚乙烯复合材料在模拟宫腔液中腐蚀的影响

用电化学阻抗谱技术(electrochemical impedance spectroscopy,EIS),研究了铜/低密度聚乙烯(Cu/LDPE)复合材料在模拟宫腔液中的腐蚀行为,根据EIS特征建立等效电路模型并进行数据拟合分析,获得了复合材料及其表层对应的界面电化学信息参数,如双电层电容、电荷转移电阻、Warburg阻抗等,通过比较两种材料表层状态随时间的变化,探讨了复合材料中铜颗粒尺寸对复合材料腐蚀的影响。结果表明,纳米复合材料比微米复合材料的腐蚀速率低,且材料表层不易沉积腐蚀产物,更适合作为新型宫内节育器材料。

基于扫描热显微技术的氮化硼/低密度聚乙烯复合材料界面导热性能研究

导热高分子复合材料基体和填料形成的界面会影响复合材料整体的导热性能。然而受到传统测试技术的限制,很难从微观角度更深入地研究界面导热机理。本文利用扫描热显微镜(SThM)研究了氮化硼(BN)/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料的界面导热机制,对BN/LDPE复合材料的界面热学性质进行了定量分析,并通过有限元仿真模拟了SThM的测试过程,揭示了无机-有机界面处的界面热传导过程。结果表明:随着BN颗粒含量的增加,复合材料的热导率也随之提高。当BN的质量分数达到20%时,复合材料的热导率提高了约22%。采用SThM得到了微纳尺度样品形貌和反映热学性质的电压分布图像,发现BN/LDPE复合材料的热导界面宽度为150~200 nm。在两个BN颗粒相互接触的地方,显示高导热区间增大,热导界面宽度变化较小。通过测试标样获得了热导率与输出电压平方的拟合关系曲线,并计算得到BN/LDPE复合材料的界面热导率为0.33~39.81 W/(m·K)。仿真结果表明探针针尖能够区分填料、界面以及基体,复合材料的导热性能随着界面宽度和热导率的增大而提高。

模拟宫腔液成分对铜/低密度聚乙烯纳米复合材料宫内节育器中铜离子(Cu^(2+))释放的影响

目的:研究模拟宫腔液成分对铜/低密度聚乙烯(Cu/LDPE)纳米复合材料宫内节育器(IUD)中Cu2+释放的影响。方法:根据模拟宫腔液的成分和浓度配制了6种浸泡溶液,用紫外分光光度计测试复合材料IUD在浸泡溶液中Cu2+的释放速率,用标准接触角仪测试复合材料与浸泡溶液的接触角,用pH计测试浸泡溶液的pH值。结果:模拟宫腔液成分可改变溶液与复合材料的接触角,以及浸泡溶液的pH值,进而对复合材料IUD的Cu2+释放速率产生较大影响。含Cl-无机正盐、葡萄糖、人血白蛋白能加速Cu2+的释放,但酸式盐的加入使Cu2+释放速率降低。结论:模拟宫腔液成分对复合材料IUD的Cu2+释放速率产生较大影响。