自制界面相容剂对木粉/PE-HD复合材料性能的影响

在实验室自制界面相容剂硅烷接枝聚乙烯(VTMS-g-PE),马来酸酐接枝聚乙烯(MA-g-PE),硅烷和马来酸酐混合接枝聚乙烯(VTMS,MA-g-PE),并将其作为木粉与PE-HD的相容剂,制备复合材料,以此来讨论复配接枝的相容剂对复合材料力学性能的影响。结果表明:界面相容剂的加入使复合体系的力学性能有不同程度的改善,其中VTMS,MA-g-PE对复合体系的力学性能改善最好,这是硅烷与马来酸酐发生了协效作用。SEM照片证实了界面相容剂的确改善了木粉与PE-HD的相互粘接,提高了体系的相容性。

预处理对PE-HD/花生壳木塑复合材料性能的影响

为了改善花生壳与高密度聚乙烯(PE-HD)基体的界面相容性,分别采用5%Na OH,5%HAc及高温和微波水浴四种方式对花生壳粉进行预处理,再用硅烷偶联剂KH550处理花生壳粉,用模压方法制备成PE-HD/花生壳木塑复合材料。通过对花生壳粉进行化学成分和X射线衍射分析表明,各种预处理均提高了花生壳粉中纤维素的含量,降低了半纤维素和木质素的含量,且提高了纤维素的相对结晶度。通过对PE-HD/花生壳木塑复合材料力学性能和吸水性能的分析表明,大部分复合预处理改善了木塑复合材料的力学性能和防水性能。其中用Na OH和硅烷偶联剂KH550复合预处理对木塑复合材料的力学性能和防水性能改善效果最明显,与只用KH550处理的木塑复合材料相比,其弯曲强度提高了26.2%,冲击强度提高了62.1%,浸泡192 h的吸水率由14.9%降低为4.1%。这主要是因为Na OH预处理对花生壳粉的性能改变最显著,导致花生壳粉和PE-HD的界面相容性明显提高。

界面改性对秸秆粉/PE-HD复合材料性能和热降解特性的影响

分别采用硅烷偶联剂(A171)处理、相容剂(MAPE)处理以及A171/MAPE处理的界面改性法对秸秆粉/高密度聚乙烯(PE-HD)复合材料界面进行改性。结果显示:3种处理方法均改善了秸秆粉与基体间的界面黏结,增强了力学性能和防水性能;界面改性后,复合材料的熔融流变行为因秸秆粉与PE-HD的交联而变差;秸秆粉的初始热分解温度向高温移动,热稳定性增加。A171/MAPE复配处理对复合材料界面改性效果最好,对材料性能的影响最显著。

复合应力场对PE-HD／PP／SGF取向结晶的影响

利用自行设计制造的剪切拉伸双向复合应力场挤管装置制备了双向增强的高密度聚乙烯/聚丙烯/短玻璃纤维(PE-HD/PP/SGF)管材。采用大角X射线衍射法和差示扫描量热法研究了该双向应力场对复合体系分子取向行为和结晶行为的影响。结果表明,剪切拉伸双向复合应力场能改善体系分子的取向并促进体系结晶。管材周向晶面的衍射强度提高了近80%,而轴向晶面提高了100%以上;α晶的结晶度从65.69%提高到66.87%,β晶的结晶度从1.39%提高到2.17%。

不同增容剂对PA6/PE-HD共混物性能的影响

制备了3种增容剂增容的尼龙(PA6)/高密度聚乙烯(PE-HD)共混物,对其力学性能、吸水性、表面疏水性进行了测试,用体视显微镜对共混物拉伸断面和冲击断面进行观察。结果表明,HD800E增容的PA6/PE-HD力学性能较好,特别是其断裂伸长率和冲击强度较大,相对于纯PA6,分别提高105.3%和36.9%,3种增容剂均能改善PA6的吸水性能和表面疏水性,其中,HD800E增容的PA6/PE-HD的饱和吸水率较小,为纯PA6的46.2%。

纳米CaCO_3对PE–HD/CF复合材料力学性能的影响

针对高密度聚乙烯(PE–HD)/碳纤维(CF)二元复合材料随CF含量的增加,拉伸强度和弯曲强度增大、冲击强度却逐渐下降的情况,在二元体系中添加纳米CaCO3制得PE–HD/CF/CaCO3三元复合材料,对比分析了两种复合材料的力学性能,并采用扫描电子显微镜对三元复合材料的冲击断面进行观察。结果表明,纳米CaCO3的加入使得三元复合材料的拉伸强度略有降低,但弯曲强度和冲击强度在一定范围内增大;当纳米CaCO3含量为10份时,复合材料的综合力学性能最佳。

木粉含量对PE-HD/木粉复合材料热性能及热流变性能的影响

以回收高密度聚乙烯(PE-HD)为塑料基体,以木粉作为填充料,用微型挤出成型设备制备了PE-HD/木粉复合材料,研究了高填充含量的木粉对PE-HD/木粉复合材料热性能、热流变性能的影响。结果表明,随着木粉含量的增加,PE-HD/木粉复合材料的熔融峰温度降低,结晶峰温度增加;PE-HD/木粉复合材料的热分解分两个阶段,木粉含量的增加,降低了PE-HD的分解速度和PE-HD/木粉复合材料的分解总量;随着木粉含量的增加,PE-HD/木粉复合材料的表观黏度增大、假塑性增强,对剪切的依赖性增强,可以通过提高剪切速率降低材料的表观黏度。

两类PE-HD/E-TMB共混物的脆韧转变及断面形态

用自制增韧母料(E-TMB)分别与2200J型高密度聚乙烯(PE-HD)(HE1)和2911型PE-HD(HE2)热机械共混制得HE1/E-TMB和HE2/E-TMB共混物,用力学性能测试法和扫描电子显微镜研究了两类共混物的脆韧转变和断面形态。结果表明,HE1/E-TMB共混物比HE2/E-TMB共混物在弹性体含量较低的情况下发生脆韧转变,二者的脆韧转变区分别是共混物弹性体质量分数的3%～10%和10%～14%;弹性体质量分数为8%时,HE1/E-TMB共混物的冲击断面为韧性断裂,HE2/E-TMB共混物的冲击断面为脆性断裂,二者属于不同的断裂机理。

木质纤维填料对PE–HD基木塑复合材料热性能的影响

分别以木粉、竹粉、稻壳粉三种木质纤维为填料,高密度聚乙烯(PE–HD)为基体,采用模压成型法制备木塑复合材料,对复合材料的热膨胀性能和热失重特性进行了研究。结果表明,三种木质纤维填充PE–HD复合材料的线性热膨胀系数顺序为:PE–HD/木粉复合材料<PE–HD/竹粉复合材料<PE–HD/稻壳粉复合材料;PE–HD/木粉复合材料的线性热膨胀系数随着木粉含量的增加和木粉粒径的减小而减小,木粉质量分数为65%、粒径为150μm时,复合材料的线性热膨胀系数最小。PE–HD基木塑复合材料的热分解过程分为两个阶段,第一阶段主要为木质纤维分解阶段,第二阶段主要是PE–HD分解阶段;PE–HD/木粉复合材料起始失重温度高于竹粉和稻壳粉填充的复合材料;且PE–HD/木粉复合材料中木粉含量越高,第一阶段分解速率及失重量越大;木粉粒径越小,复合材料起始分解温度越低。

爆破塌落触地载荷下浅埋缺陷PE HD管道力学响应分析

针对含划痕缺陷高密度聚乙烯(High-Density Polyethylene,PE-HD)管道面临爆破拆除工程中塌落物冲击问题,设计了浅埋管道落锤冲击和拉伸试验,再结合Abaqus有限元软件研究了触地载荷下含缺陷管道的力学响应,探究了不同因素下管道力学行为规律和防护措施的有效性。结果表明:冲击试验中管顶应力高于管底应力,管材在屈服后应力明显下降;硬化路面下划痕管道的最大Mises应力显著减小;当划痕深度系数为0.5时,管顶部和底部存在划痕的管道最易失效;内压在一定程度上对划痕管道有保护作用;管道在高触地速度冲击下应力集中现象更明显;对冲击下的缺陷管道进行聚苯乙烯泡沫(Expanded Polystyren,EPS)缓冲垫层和多级复合缓冲垫层防护后,管道最大应力分别下降40%和72%,因此建议根据工程实际情况中针对临近触地载荷下的管道选取合理的防护措施。

PE–HD/GF复合带共挤数值模拟与实验制备

基于复合共挤成型原理,建立了高密度聚乙烯(PE–HD)/玻璃纤维(GF)复合共挤有限元模型,采用有限元软件Polyfl ow对流道内熔体的三维等温非牛顿流动行为进行了数值模拟,给出了GF以不同速度移动时流道内熔体压力和速度的分布特点及变化规律。根据数值模拟结果确定了挤出工艺参数,研制了共挤模具,制备了PE–HD/GF复合带,并进行了力学性能测试。结果表明,随着GF移动速度的提高,流道内压力减小,熔体在复合成型段挤出速度明显增加;GF移动速度达到一定值时熔体挤出速度均匀,移动速度过大则导致熔体速度分布不均匀。研制的PE–HD/GF复合带拉伸强度保留率可达GF的82%。

基体树脂对PE-HD/E–TMB共混物脆韧转变影响

用自制增韧母料(E–TMB)分别与2911高密度聚乙烯(PE-HD)(E1),2200J PE-HD(E2)和5000S PEHD(E3)热机械共混制得E1/E1–TMB、E2/E1–TMB和E3/E2–TMB共混物,研究了3类共混物的力学性能和脆韧转变。结果表明,E3/E2–TMB共混物的综合力学性能最好;E1/E1–TMB与E2/E1–TMB共混物发生明显的脆韧转变,E3/E2–TMB共混物不发生脆韧转变,原因在于3类共混物的基体树脂型号不同。

工艺配方对PE-HD/E-TMB共混物MFR的影响

用自制增韧母料(E-TMB)和PE-HD热机械共混制得PE-HD/E-TMB共混物,研究了E-TMB中弹性体不同配比[乙丙弹性体(M)/丁苯弹性体(N)]、基体树脂和弹性体不同配比(H/E)、不同阻交联剂、阻交联剂二甲亚砜(DMSO)的不同用量,以及PE-HD/E-TMB共混物中弹性体含量对共混物熔体流动速率(MFR)的影响。结果表明,PE-HD/E-TMB共混物的MFR随M/N中丁苯弹性体比例的增加而减小,随H/E中弹性体比例的增加而增大,随共混物中弹性体含量的增加而减小;含3种不同阻交联剂的E-TMB所得PE-HD/E-TMB共混物的MFR值差别不大且均低于纯PE-HD,当E-TMB中DMSO用量为0.024 mol时,PE-HD/E-TMB共混物的MFR值出现极小值为2.8 g/10 min。

MPEG对PE–HD/POM共混材料性能的影响

为改善高密度聚乙烯(PE–HD)/聚甲醛(POM)体系的相容性,采用聚乙二醇单甲醚(MPEG)作为相容剂,研究MPEG对PE–HD/POM共混材料性能的影响。结果表明,MPEG的加入提高了PE–HD/POM共混材料的力学性能,实验范围内随着MPEG用量的增加,共混材料的拉伸强度和冲击强度均不断提高;扫描电子显微镜、差示扫描量热及红外光谱分析表明,MPEG的加入改善了共混材料的相容性。

成型方法对PE-UHMW/PE-HD共混物流变行为和力学性能影响

通过熔融共混法制备超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)/高密度聚乙烯(PE-HD)共混物,经注塑和模压制备晶/晶两相同构聚乙烯合金,应用差示扫描量热(DSC)分析、旋转流变仪、扫描电子显微镜(SEM)和电子万能试验机等剖析了成型方法对合金的熔融结晶、流变、力学性能与微观结构之间的影响。流变分析表明,成型方法对共混物的相容性和流变行为有明显的影响,随着共混物中PE-UHMW含量的增加,模压成型合金出现微相分离且流变行为处于PE-UHMW相的高弹橡胶态;力学分析发现,模压合金的力学性能远优于注塑合金,模压合金的拉伸强度可达46.9 MPa;采用SEM进一步剖析成型方法对合金的微观结构的影响,发现PE-UHMW相以微米级粒子形态分布,PE-HD相有利于PE-UHMW分子链扩散使得两相混溶,模压合金的力学增强是由于良好的界面结合和微米级高弹性“PE-UHMW粒子”的应力传递作用。

PE-HD-g-MAH共混改性PA612性能研究

通过马来酸酐接枝高密度聚乙烯(PE-HD-g-MAH)熔融共混改性尼龙612(PA612),研究了玻纤增强改性后的PA612复合材料。结果发现,随着PE-HD-g-MAH含量增加,PA612的结晶温度逐渐下降。通过肉眼和光泽仪研究PE-HD-g-MAH对玻纤增强PA612表观的影响,结果发现随着接枝物的引入,相同条件下复合材料注塑后的样件浮纤更少,光泽度更高。尤其在低模温的条件下,这种差异更加明显。加入PE-HD-g-MAH共混改性后的玻纤增强PA612的复合材料对模温的要求更低,表观更好,改善了其成型性。同时,PE-HD-g-MAH的引入使拉伸强度有小幅度的下降(6%),同时可以提高其缺口冲击强度(18%),对PA612有一定的增韧效果。最后,研究了共混改性后对复合材料的吸水性及尺寸稳定性的影响。PE-HD-g-MAH可以有效降低PA612的吸水性,提高PA612复合材料制件的尺寸稳定性。

沙柳木粉对木塑复合材料老化性能的影响

以再生高密度聚乙烯(PE-HD)、沙柳木粉为原料,采用模压法制备木塑复合材料(WPC)。研究了沙柳木粉加入量对热老化过程中WPC的力学性能、动态热力学性能和润湿性能的影响,采用FT-IR和SEM分析了WPC的老化机理和表面微观形貌。研究表明:当老化时间为0～100 h时,随老化时间的延长,WPC的力学性能呈下降趋势,动态热力学性能(储能模量和损耗模量)呈先下降后上升的趋势,润湿性能明显增强。且随木粉加入量的增加,WPC的力学性能与动态热力学性能呈下降趋势,润湿性能的增强趋势变得更为显著,接触角下降了6.5%～31.4%。经FTIR分析可知,随老化时间的延长,木塑复合材料的羰基吸收峰强度增强,羟基指数明显增加,由SEM可知,WPC表面出现了明显的裂纹和孔洞。

木塑复合材料转矩流变性研究

用转矩流变仪分别研究了聚氯乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯基木塑复合材料的转矩流变行为。结果表明,木粉用量是影响复合材料流变性的主要因素,随着木粉用量的增加,木塑复合材料的最大扭矩和平衡扭矩都提高,导致体系的流动性变差;采用偶联剂处理木粉和加入增容剂有助于改善体系的流动性;加入润滑剂也有利于熔体的流动。

高填充木塑复合材料热性能的研究

以高密度聚乙烯(PE-HD)为基体,以木粉作为填充料,用微型挤出成型设备制备PE-HD基木塑复合材料(WPC),研究高填充木粉质量分数变化对WPC热性能的影响。结果表明,随着木粉含量的增加,WPC的尺寸热稳定性得到改善,玻璃化转变温度(Tg)相应提高,玻璃化转变台阶高度减小;当木粉质量分数为60%～70%、温度低于Tg时,WPC的尺寸热稳定性较好,并趋于恒定,有利于其保持力学性能。

大规格斜拉索高密度聚乙烯防护套挤出成型的研究

针对400丝以上大规格斜拉索高密度聚乙烯(PE-HD)防护套存在着易开裂及外观质量差等质量缺陷问题,在挤出成型防护套的过程中,通过合理设计口模结构尺寸以增加模具压力、合理调控机头温度、调整好口模中内外模的间隙、对原材料PE-HD进行增韧改性等方法,使PE-HD均匀地包覆在裸索上,并紧密地粘附成一体,形成的防护套厚度均匀、无银纹且其与裸索之间没有间隙。通过以上措施,制备的大规格斜拉索防护套在生产制造、张拉检测、卷盘运输、施工安装环节中,当其受到挤压、弯曲、拉伸等应力的作用时,没有开裂等隐患现象发生。