聚乳酸/聚己内酯型聚氨酯弹性体共混物形态与性能研究

采用性能优良的聚己内酯型聚氨酯弹性体(TPU)与聚乳酸(PLA)熔融共混,以增韧PLA。考察了共混物的力学性能、动态流变性能和相形态。结果表明:TPU显著改善了PLA的韧性,质量分数为30%的TPU可使共混物的断裂伸长率提高到602.5%,常温冲击测试无法将缺口冲击样条冲断;共混物的Cole-Cole曲线显示,随着TPU用量的增加,TPU在PLA中的分布均匀性降低,储能模量-频率曲线偏离典型末端行为;TPU在PLA基体中呈小球状分散,当其质量分数为30%时,TPU液滴间出现以"丝"状物相连接现象,揭示了共混物韧性提高的原因。

聚乳酸/醋酸淀粉/有机蒙脱土纳米复合材料性能的研究

采用熔融插层法制备了聚乳酸/醋酸淀粉/有机蒙脱土(PLA/AS/OMMT)纳米复合材料,利用差示扫描量热仪、动态流变仪和扫描电子显微镜分析了OMMT对纳米复合材料热性能、流变行为和相形态的影响。结果表明,加入OMMT降低了纳米复合材料的玻璃化转变温度和结晶温度;位于相界面的OMMT增强了PLA和AS两相间的相互作用并降低了界面张力,使分散相AS颗粒的尺寸减小、尺寸分布变窄,有效抑制了AS的聚集。

微注塑制品微结构重复性影响因素的研究进展

从工艺参数、成型模具、成型材料3方面的影响综述了微注塑制品微结构重复性的研究进展,并对未来的研究方向进行了展望。工艺参数方面侧重于熔体温度、模具温度和注射速度等,成型模具方面则集中在模具结构和模腔粗糙度。

交联剂对聚乳酸流变性能及其发泡材料泡孔结构的影响

在研究交联剂对聚乳酸(PLA)流变性能影响的基础上,采用间歇发泡方法研究交联PLA发泡材料的泡孔结构。结果表明,交联剂可提高低频区PLA的损耗角正切和复数黏度以及PLA的熔体强度和拉伸黏度。交联PLA的复数黏度高,使泡孔长大初期的长大速率较低;泡孔长大后期泡孔壁被拉伸时,熔体强度和拉伸黏度的急剧提高使泡孔壁强度增加而不会被撕裂,大大减小泡孔的合并,形成较均匀且较规则的泡孔结构。交联PLA高的熔体强度可明显减少发泡时二氧化碳扩散至空气中的量,从而增加PLA发泡样品的体积膨胀率;加入0.4 phr的交联剂时,样品的体积膨胀率最大(达41)。

微孔发泡聚乳酸/木纤维复合材料的泡孔结构

引言 聚乳酸（PLA）因具有环境友好性和降解性而被用于制备不同泡孔结构的泡沫制品[1]，然而PLA呈现低的熔体强度和窄的加工窗口，这不利于以超临界流体（如超临界二氧化碳Sc-CO2）发泡制备微孔PLA材料[2-3]。加入填料（如二氧化硅[4]、羟基磷灰石[5]和蒙脱土[6]等）可改善PLA的发泡性能。木纤维（WF）作为一类环保型填料，不仅可增强聚合物的力学性能[7]，而且可改善发泡聚合物的泡孔结构[8-9]。

单螺杆挤出机连续脱硫制备再生胶的结构与性能

利用本课题组研制的单螺杆挤出机,对废旧轮胎胶(GTR)粉进行连续脱硫制备再生胶(DGTR),并对DGTR进行再硫化制成DGTR硫化试样。结果显示,随螺杆转速增加,DGTR凝胶含量和DGTR硫化试样交联密度逐渐降低,DGTR硫化试样的拉伸强度和拉断伸长率有所提高;螺杆转速设定为40 r·min-1时,在205℃脱硫温度下取得了最好的脱硫效果,DGTR硫化试样的拉伸强度和拉断伸长率分别约为11 MPa和386%。从红外光谱和光电子能谱的分析结果推测,在单螺杆挤出机的剪切和热等的共同作用下,GTR粉中部分S—S键和C—S键发生了断裂。

聚丙烯基高含量埃洛石纳米管复合材料的制备和性能

采用双螺杆挤出机制备聚丙烯(PP)基高含量(33phr)埃洛石纳米管(HNTs)复合材料,从挤出机沿程3个位置和机头出口处取样,观察样品的微观结构并测试其流变性能和热稳定性。结果表明,本文设置的螺杆结构提供的分散和分布混炼使PP/HNTs复合材料中HNTs团聚体的尺寸快速减小,HNTs在PP基体中分散得越来越均匀,使挤出机沿程3个位置所取复合材料样品的低频区储能模量逐渐提高、末端斜率逐渐降低、松弛时间逐渐变长。机头入口所取复合材料样品的热稳定性要比机头出口样品的高,这归因于前者样品中较为无序且较均匀排列的HNTs纳米空腔能更有效地诱捕降解产物。

发泡聚乳酸/热塑性聚氨酯/二氧化硅纳米复合材料的泡孔结构

以超临界二氧化碳作为物理发泡剂,通过快速降压法制备聚乳酸(PLA)/热塑性聚氨酯(TPU)/二氧化硅(SiO2)纳米复合材料发泡样品。发泡样品的泡孔结构使用扫面电子显微镜进行观察。在低频区,SiO2增加PLA/TPU共混物的储能模量和复数黏度。SiO2的加入使PLA/TPU共混物发泡样品的泡孔直径减小、泡孔密度增大。SiO2对PLA/TPU共混物发泡样品泡孔结构的改善归因于SiO2的异相成核作用和对共混物流变性能的改善作用。

PP/POE/PA6三元共混物相形态的预测及受混炼顺序的影响

对聚合物进行共混是改善其性能的重要方法，多元聚合物共混物结合了多种聚合物的优点，具有更多独特的性能，因此对多元尤其是三元共混物的研究越来越多。聚合物共混物的相形态对其性能有着决定性的影响，因而相形态是共混物研究的一个非常重要的方面。对三元共混物相形态的研究，已不再局限于分散相的尺寸和分布等，

Sc-CO_2辅助聚合物挤出中螺杆结构对熔体压力的影响

采用Polyflow软件对双螺杆挤出机内不同螺杆元件所形成流道中的熔体流动进行了模拟,分析了不同螺杆元件的建压能力。结合超临界二氧化碳(Sc-CO2)辅助挤出的螺杆组合原则,对不同螺杆元件组合的螺杆结构进行了挤出实验;并通过对熔体压力的模拟值与实际测量值的比较,分析了不同螺杆结构对熔体压力的影响;另外还针对不同材料的挤出加工确定了相应的螺杆结构。

挤出机头内流场对玻纤取向和分布的影响

引言玻璃纤维可明显增强高分子材料,但加入的量一般较高（如30%）,而有机改性蒙脱土（MMT）可在低含量（如3%～5%）下较显著地提高高分子材料的物理性能[1]。

水辅混炼挤出聚苯乙烯/氧化石墨烯纳米复合材料的微观结构及流变与热性能

采用自主设计的水辅混炼挤出设备,制备3种氧化石墨烯(GO)含量(0.1%、0.3%、0.5%,质量分数,下同)的聚苯乙烯(PS)/GO纳米复合材料,观察样品的微观结构,测试其流变性能和热性能。结果表明,GO被较好剥离且呈网状较均匀地分散在PS基体中,这主要归因于螺杆混炼流场不断细化PS熔体中的GO悬浮液以及水对熔体的塑化和溶胀效应促进PS分子链插层进入GO片层之间的共同作用;低频区PS/GO样品的储能模量、复数黏度和松弛时间均比纯PS样品的高,这是因为较均匀分散的网状GO片与PS之间形成较强的分子间作用力,降低了PS分子链的活动性;PS/GO样品的热稳定性比纯PS样品的高,这归因于GO片在PS基体中呈网状分布和GO表面存在π键。

聚丙烯/废旧轮胎粉共混物的制备及其形态与性能

以黏度不同的两种聚丙烯(PP)为基体,采用混沌混炼挤出机制备PP/废旧轮胎粉(WGRT)共混物,从挤出机沿程4个位置取样,观察和分析样品的相形态、流变性能和力学性能的演变。结果表明,混沌混炼有助于WGRT在基体中的分散,使挤出机沿程4个位置所取两种PP/WGRT共混物中WGRT团聚体尺寸逐渐变小,分散均匀性逐渐提高,从而使沿程所取共混物样品的复数黏度和储能模量都比相应PP的高,且低频区的复数黏度和储能模量逐渐提高。WGRT的加入明显提高了高黏度PP的冲击强度,而对低黏度PP冲击强度的提高幅度很小。

水辅助注塑PP/EVA共混物的相形态

通过扫描电镜(SEM)观察了水辅助注塑聚丙烯(PP)/乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)共混物制品近浇口和远浇口处外表层、芯层和内表层的相形态。结果表明,分散相主要以层状分布在基体中,在两个观察位置外表层和内表层的层状分散相厚度比芯层的大,远浇口处外表层和内表层的分散相厚度比近浇口处对应层的大。从温度场和剪切场两个方面分析了分散相的形变过程。

水辅助注塑PP/SAN共混物制品中横晶形成机理的研究

采用水辅助注塑(WAIM)设备,在不同的注水压力和熔体温度下制备了4种质量比(98/2,96/4,94/6和92/8)的聚丙烯/丙烯腈-苯乙烯共聚物(PP/SAN)共混物制品.采用偏光显微镜(POM)和扫描电子显微镜(SEM),研究了WAIM PP/SAN共混物制品的结晶形态和相形态.研究发现,高压水的穿透作用所引起的强剪切和快速冷却可诱导SAN在PP基体中原位成纤,并诱导PP在SAN纤维表面形成大量的晶核而最终形成横晶.SAN含量为4 wt%时,所形成横晶的含量随水压的提高而增加,随温度的降低而大幅增加.当SAN含量较低(2 wt%)时,制品中没有横晶形成.

模腔温度对注塑微孔发泡POM盖板泡孔结构和表面质量的影响

研发一种包含电加热和水冷却的快速热循环成型技术,以改善采用超临界氮气为物理发泡剂的注塑微孔发泡聚甲醛(POM)盖板的表面质量.通过优化设计,整个模具型腔表面的温度均匀性得到明显改善.定量研究模腔表面温度(T_M)对注塑微孔发泡POM盖板的泡孔结构和表面质量的影响,并分析相关的机理.结果表明,提高T_M可减小微孔发泡POM盖板的未发泡皮层厚度,但使其泡孔的直径少量增加、分布均匀性降低.使T_M从40提高至150℃可明显改善微孔发泡POM盖板的表面质量、减小表面粗糙度达85%,而不会明显增加成型周期.T_M取150℃时可消除常规注塑微孔发泡存在的制品表面缺陷.T_M要适当高(约130℃)以在改善微孔发泡POM盖板表面质量的同时保持良好的泡孔结构.

微注射压缩成型超疏水表面的微结构设计和调控

用微注射压缩成型(μ-ICM)方法,分别借助双级和三级复合微结构模板,以单步模板法制备表面呈微结构的大尺寸聚丙烯(PP)样品.研究发现,采用双级结构模板,在较低模具压缩力下制备的表面呈单级结构(封闭式微棱),可一定程度地提高表面疏水性,使静态接触角(CA)从PP的本征值(85.0°)增大至134.2°;较高的模具压缩力可保证微棱及其上层的微锥体得以完整复制,形成双级复合结构,使表面呈现荷叶效应(CA大于150°,滚动角(RA)小于5°).在均匀分布、直径250μm的微柱上表面构建上述的双级结构,形成三级复合结构,可赋予样品表面更高的CA(达到164.5°),此外,水滴在微柱上表面的边缘周围形成局部的非复合润湿状态,使表面的RA超过90°,表现出花瓣效应.

双峰泡孔结构聚苯乙烯材料的制备

以超临界二氧化碳（Sc-CO2）为物理发泡剂,在高压釜中采用两种温度设定方式和降压对聚苯乙烯（PS）进行发泡,测试、分析发泡样品的泡孔结构、泡体密度和断面润湿性能.结果表明,仅通过降压只获得单峰的泡孔结构,而升温与降压协同作用可获得双峰的泡孔结构,大、小泡孔分别在升温和降压阶段成核形成;在发泡温度100 ℃、饱和温度30~70 ℃下制备的发泡样品中,大、小泡孔的平均直径分别为50~216和10~15 μm.大泡孔的直径较大和密度较高都有利于降低样品的泡体密度,最低达0.15 g/cm3.单峰泡孔结构能在一定程度上提高样品断面的疏水性,使静态接触角（CA）从PS的本征值（87.1°）增大至138.8°;双峰泡孔结构可赋予样品断面更高的CA（155.1°）,呈现超疏水特性.

微注塑聚丙烯/埃洛石纳米管复合材料制品的结构和性能

采用微注塑(MIM)分别成型厚度为0.7 mm的聚丙烯(PP)制品及其与埃洛石纳米管(HNT)的复合材料制品(μ-PP和μ-PP/HNT),采用普通注塑(CIM)成型厚度为3.5 mm的PP制品(m-PP),研究了制品力学性能与晶体结构之间的关系以及HNT对制品力学性能和热稳定性的影响.结果表明,与m-PP制品相比,μ-PP制品的拉伸强度和储能模量(40℃)分别提高67%和48%,这是由于μ-PP制品的结晶度(76.7%)和剪切层厚度(占制品半壁厚的57.8%)明显较高所致.少量(2 phr)HNT的加入可进一步提高μ-PP制品的拉伸强度、储能模量和热稳定性,这主要得益于HNT能均匀分散于PP基体中.虽然μ-PP和μ-PP/HNT制品β晶含量(20.0%和26.3%)显著高于m-PP制品β晶含量(8.5%),但前两种制品的断裂伸长率却明显较低,这表明该2种制品中因分子链取向所致的韧性降低效应明显强于β晶的增韧效应.

超疏水高分子材料表面的微结构设计及其可调的黏附性

采用微注射压缩技术,以单步模板法制备表面具有微结构的大尺寸聚丙烯样品.以2种目数不同的筛网为模板,制备的样品表面呈现由微棱和高纵横比的微锥体构成的双级复合微结构;构建由上述2种筛网与2种孔径不同的冲孔板叠加而成的4种模板,制备的样品表面呈现由均匀分布的微柱和其顶面的上述双级复合微结构构成的三级复合微结构.这6种表面的静态接触角均高于150°(即呈现超疏水特性),滚动角在5.5°至大于90°之间变化(即黏附性可在大范围内调节).对在直径较小的微柱上成型数量较少的微锥体和微棱的表面,水滴形成全局非复合润湿状态,从而呈现高粘附特性(花瓣效应);对在直径较小的微柱上成型数量较多的微锥体和微棱的表面,水滴形成局部非复合润湿状态,呈现较高粘附特性;对呈现双级复合微结构或在直径较大的微柱上成型数量较多的微锥体和微棱的表面,水滴形成全局复合润湿状态,呈现较低粘附特性,其中微锥体及其间隙较小的表面呈现荷叶效应.