PP/MMT复合材料的制备及性能研究

采用甲基丙烯酸甲酯(MMA)与PP接枝共聚物(PP-g-MMA)为界面相容剂,在熔融共混的条件下,利用螺杆挤出机制备PP/MMT复合材料,对其流动性能及力学性能进行了研究。结果表明:PP-g-MMA的加入提高了PP与O-MMT的相容性,当PP-g-MMA用量为20wt%,O-MMT的用量为3wt%时,力学性能最佳:拉伸强度提高了17.46%;常温下冲击强度提高了91.05%;低温(-20℃)条件下的冲击性能比常温下提高了40.29%,比低温下的纯PP提高了246.78%。     

γ-聚谷氨酸对蒙脱土的插层研究

以γ-聚谷氨酸(γ-PGA)和蒙脱土(MMT)为原料,采用溶液插层法制备γ-PGA/MMT复合材料.研究了γ-PGA分子量、插层时间和插层温度对插层效果的影响,并探讨了γ-PGA在MMT中的形态.实验结果显示,不同分子量的γ-PGA,均能对MMT实现插层;MMT的层间距随着插层时间的延长逐渐增大,在8 h后达到最大,随后略有下降;MMT的层间距随着插层温度的升高逐渐增大,在60℃时达到最大值,温度继续升高则有所下降;γ-PGA分子在MMT的片层间为α-螺旋构象,且呈单分子层排列.     

挤出共混中的高剪切应力对PP-HDPE-滑石粉共混材料力学性能的影响

采用提高双螺杆挤出机螺杆转速的方法,研究了双螺杆挤出机的高剪切应力作用对聚丙烯(PP)、PP-滑石粉和PP-高密度聚乙烯(HDPE)-滑石粉共混材料力学性能的影响.结果表明:双螺杆挤出机的高螺杆转速、高剪切应力作用,可促进材料中滑石粉颗粒的均匀分散、促进HDPE均匀分散于PP基体的乙丙共聚物的相态之中,可引起PP或HDPE的断链反应、引起HDPE大分子自由基与PP基体中的EPR相以及与滑石粉表面偶联助剂之间的结合反应,引起共混材料缺口冲击强度的显著增大;少量极性烯类单体的加入和较低的挤出反应温度条件(180℃)有利于形成的大分子自由基与极性烯类单体的接枝、嵌段反应、界面间的偶联结合反应及其原位增粘作用,并引起PP-HDPE-滑石粉共混材料缺口冲击强度的进一步增大.     

3D打印工艺螺杆转速和进给速度的最佳匹配关系

在理论分析的基础上,研究了3D打印机工艺螺杆转速和进给速度的匹配问题。根据物料平衡定律及打印材料挤出速度与进给速度的最佳比值,利用极大似然估计方法,得到了螺杆转速与进给速度的最佳匹配关系。结果表明,在给定进给速度的情况下,使用此最佳匹配算法得到的螺杆转速,能够很好地解决裂口问题,与现有的3D打印软件AXON提供的算法相比,打印成型质量有明显的提高。     

纳米SiO2填充UHMWPE/PTFE/纳米MMT复合材料的摩擦磨损行为

通过热压成型工艺制备纳米SiO2和纳米蒙脱土(MMT)及聚四氟乙烯(PTFE)复合填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,采用销-盘式摩擦磨损试验机考察复合材料在干摩擦条件下与45#钢配副时的摩擦磨损行为,用扫描电子显微镜观察复合材料的磨损表面形貌.结果表明:当PTFE和MMT的填充质量分数均保持6%,填充质量分...     

有机蒙脱石的制备及性能表征

测定了无机蒙脱石(MMT)的阳离子交换容量(CEC为1.049 mmol/g),以十六烷基三甲基溴化铵作插层剂,分别考察了悬浊液的酸碱度、插层剂用量、插层次数及搅拌方式对MMT的层间距d001的影响,用X-射线衍射对插层结果进行表征.结果表明,当插层剂的摩尔数与无机MMT的CEC之比为1∶1、插层温度70~80℃时,用稀的NaOH溶液调节MMT悬浊液的pH值为12,先在水相用四甲基铵进行插层,抽滤、充分洗涤,然后将滤饼分散在体积分数为70%乙醇溶液中,再用自制的酯基季铵盐进行二次插层,用均质器高速搅拌,搅拌速度约5 000 r/min,每次插层时间为1 h.在该条件下制备的有机MMT的d001达3.5 nm左右,且无机MMT的一级衍射峰完全消失.     

蒙脱土/聚丙烯成核机理的α→β转变

蒙脱土(MMT)填充等规聚丙烯(i PP)仅形成α-晶。该文利用MMT的Ca2+与庚二酸(PA)反应形成庚二酸钙(Ca PA)制备了表面负载β-成核剂的MMT(β-MMT),FTIR和TGA证实了β-MMT表面Ca PA的形成。采用DSC和XRD研究了β-MMT填充i PP纳米复合材料的β-成核作用和β-晶含量,观察到随着MMT/PA质量比减小(即PA用量增加),i PP复合材料的结晶峰温提高,α-晶熔融峰强逐渐减弱,β-晶熔融峰强逐渐增强,最后仅出现β-晶熔融单峰,表明β-成核作用增强。XRD结果表明随着MMT/PA质量比减小,β-晶含量逐步提高,当MMT/PA质量比为100制备的β-MMT填充i PP纳米复合材料全部形成β-晶。以上结果表明,MMT粒子表面负载β-成核剂可实现MMT填充i PP复合材料结晶从α-晶转变为β-晶。     

应力诱导引发HDPE/EPDM官能化反应及其对复合薄膜Al/胶层层间剥离强度的影响

采用提高双螺杆挤出机螺杆转速的高剪切应力诱导引发方法和添加引发剂与提高螺杆转速复合诱导方法,研究高密度聚乙烯(HDPE)、三元乙丙橡胶(EPDM)共混物与马来酸酐(MAH)的官能化反应及产物(HDPE/EPDM)-g-MAH对复合薄膜A l/胶层层间剥离强度的影响.研究结果表明:双螺杆挤出机的高螺杆转速、高剪切应力作用可直接引起大分子链的断链反应,形成大分子自由基,引发HDPE/EPDM共混物的官能化反应;挤出反应温度越高、螺杆转速越快,则官能化产物接枝(嵌段)率的提高越显著;添加少量引发剂具有进一步促进官能化反应的作用,官能化反应过程易控制;官能化产物(HDPE/EPDM)-g-MAH的接枝率越高,熔体流动性越好,复合薄膜A l/胶层层间剥离强度越高.在310℃的反应温度和800 r/m in的螺杆转速条件下,25 mm宽的复合薄膜A l/胶层层间剥离强度可达145 N.     

轮胎胶应力诱导脱硫及共混丁苯橡胶力学性能

采用在熔融挤出过程中提高双螺杆挤出机螺杆转速的高剪切应力诱导方法,研究了双螺杆挤出机的螺杆转速和挤出反应温度对脱硫轮胎胶共混物(DGTR-EPDM)凝胶含量、溶液特性黏数和溶胶红外吸收光谱的影响.研究了脱硫工艺条件对丁苯橡胶脱硫轮胎胶共混物(SBR-DGTR-EPDM)再硫化共混材料力学性能的影响.实验结果表明:双螺杆挤出机的高剪切应力作用,可诱发废旧轮胎胶粒(GTR)中交联网络的断链反应和氧化降解作用,引起脱硫共混物(DGTR-EPDM)中凝胶含量的下降、溶液特性黏数的减小和溶胶分子链中含氧基团和亚磺酸酯基团的明显增加.挤出机螺杆转速越快,挤出反应温度越高,其所得SBR-DGTR-EPDM再硫化共混材料中未脱硫凝胶颗粒尺寸即越小.在最佳脱硫反应条件下,所得DGTR-EPDM-SBR再硫化共混材料的拉伸强度和断裂伸长率分别达到19.5MPa和400%.     

工艺参数对复合材料长桁预制体变形成型制件质量的影响

为优化复合材料机械变形成型工艺,利用自主设计制造的机械成型设备制备预成型制件,通过对制件外形尺寸及微观结构进行表征,研究了成型温度、成型速率及成型间距等工艺参数对机械变形成型质量的影响。结果表明：成型温度、成型速率及成型间距3个成型工艺参数对复合材料机械变形预制件的质量都有明显影响,且3个因素之间互相作用;采用本文的材料体系,在制备铺层方式为[0°/45°/90°/-45°]_4s的L-型制件条件下,较优的成型工艺参数为成型间距4.3~4.5 mm、成型温度45~60℃及成型速率3~5 mm/min;通过制件尺寸表征、纤维变形量测量、金相分析等方式可以有效表征机械变形成型制件的宏观及微观质量。     

4,4''''-二氨基二苯甲烷固化环氧树脂/粘土纳米复合材料的研究

首次采用离子交换法直接用十六烷基三甲基溴化铵处理钙基蒙脱土,制备出具有理想层间距的有机土,X射线衍射(XRD)分析的结果表明有机蒙脱土的层间距由1.49nm扩大到2.21nm.然后制备了环氧树脂/DDM/MMT纳米复合材料,并用XRD研究了有机蒙脱土在环氧树脂中的插层、剥离行为.研究表明,蒙脱土含量及环氧树脂与有机土的混合温度和时间均对固化后复合材料的剥离产生影响,只有在特定条件下才能得到剥离型纳米复合材料.     

4,4’-二氨基二苯甲烷固化环氧树脂/粘土纳米复合材料的研究

首次采用离子交换法直接用十六烷基三甲基溴化铵处理钙基蒙脱土,制备出具有理想层间距的有机土,X射线衍射(XRD)分析的结果表明有机蒙脱土的层间距由1.49nm扩大到2.21nm.然后制备了环氧树脂/DDM/MMT纳米复合材料,并用XRD研究了有机蒙脱土在环氧树脂中的插层、剥离行为.研究表明,蒙脱土含量及环氧树脂与有机土的混合温度和时间均对固化后复合材料的剥离产生影响,只有在特定条件下才能得到剥离型纳米复合材料.     

全啮合同向旋转双螺杆挤出机螺槽中压力分布的研究

应用Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程建立了高分子聚合物在双螺杆挤出机螺槽中压力分布的计算模型．分析了喂料量、螺杆冷却方式、螺杆转速等操作工艺参数与螺槽中压力分布的关系，以及压力分布对挤出物质量（即挤出物的物理性质和力学性能）的影响．通过改善螺槽中的压力分布，寻找最佳操作工艺参数，并在此操作条件下进行了实验论证．     

三螺杆直接挤出制备PP/PA66原位微纤复合材料的工艺研究

利用三角形排列三螺杆挤出机(TTSE)低温原位拉伸直接挤出制备了聚丙烯/聚己二酰己二胺(PP/PA66)原位微纤复合材料,用响应曲面分析法(RSM)研究了工艺参数如PA66含量、加工温度、剪切速率和喂料量对原位微纤复合材料微纤直径和长径比的影响。研究结果表明:加工工艺条件对PP/PA66微纤复合材料中的纤维直径和长径比影响很大,其中影响纤维长径比最显著的工艺参数是加工温度,其次是PA66含量;当加工温度为245℃,PA66质量分数为27%时,实验得到的PA66微纤直径在2~5μm之间,最大长径比接近210,且最优工艺下微纤长径比的实际值与理论值偏差为3.84%,说明该分析方法较为可靠。     

螺杆转速和机筒温度对加工聚丙烯的影响

分析工艺条件对螺杆注射加工聚丙烯的影响.在不同螺杆转速和机筒温度条件下,使用有限元法数值计算螺杆头为35°锥角且带止逆环的注射螺杆流道内熔体的三维非等温流场.分析了熔体的温度、剪切应力、黏度和黏性热.研究结果表明,在塑化过程中,当螺杆转速由45 r/min提高到105 r/min时,熔体的最大流速、剪切应力和黏性热分别增大了1.60,0.41,2.00倍.当机筒温度从573 K降低100 K时,塑化时熔体的最大速度减小了0.011 m/s,熔体的最大剪切应力、黏性热和熔体黏度分别增加了1.13,1.15,6.39倍;注射时熔体的最大流速减小了0.359 m/s,熔体的最大剪切应力、黏度和黏性热分别增大了1.32,2.40,1.87倍.     

薄壳类零件的快速成型精度工艺

对于光固化法的快速成型技术,零件精度与零件的大小、结构特点有直接关系,与零件的复杂程度关系不大.而对于同样的零件,不同的成型工艺将得到不同的表面形貌和尺寸精度.选择典型的薄壳外饰件在不同零件摆放角度、不同支撑条件下进行实验,比较研究成型精度与成型时间;建立简化模型,在最优摆放角度条件下,研究了不同支撑的薄片和薄板的翘曲变形,提出了提高薄壳零件快速成型精度的工艺.具体的零件验证工艺的正确性.     

基于激光选区熔化成型螺杆转子工艺仿真分析

为探究螺杆转子的增材制造方法可行性,以螺杆转子为研究对象,采用正交试验法,通过热力耦合数值模拟,利用Inspire软件对螺杆转子进行了激光选区熔化(SLM)成型仿真模拟,并分析出了一种工艺参数使SLM成型的螺杆转子变形较小且质量较优,模拟验证了方案的可行性。仿真结果表明,在激光功率200 W、扫描速度1.8 m/s、堆积层厚0.09 mm时SLM成型的螺杆转子质量较优,最大变形量为0.596 6 mm,发生在螺杆转子螺旋齿下部外凸齿上,符合形变累积效应;最大等效应力为2.085×10~2 MPa,同样发生在螺旋齿下端面,与实际符合。     

聚丙烯/碳纳米管复合材料的结构与导电性能:注塑工艺与膨胀石墨的影响

获得高性能碳纳米管(MWCNT)增强聚合物复合材料的关键在于控制碳纳米管在聚合物基体中的分布与取向。传统的注塑成型工艺下,碳纳米管容易发生取向,其表面电阻率远远大于模压成型时的电阻率。本文通过调整注塑工艺改变剪切场实现对碳纳米管在基体中分布与取向的控制。结果表明:在低熔体温度和高注射速度下,碳纳米管局部取向,导电性能下降;而在高熔体温度和低注射速度下,碳纳米管分散良好,导电网络优良,聚丙烯/碳纳米管(PP/MWCNT)注塑制品的导电性能得到有效提升,其表面电阻率下降了约5个数量级。加入膨胀石墨(EG)有增强导电网络的作用,使PP/MWCNT/EG复合材料的导电网络更为完善,其导电性能进一步提高,尤其在低熔体温度和高注射速度下最为明显;随着EG含量的增加,PP/MWCNT/EG的表面电阻率下降了3个数量级。     

动态力学分析仪研究OMMT、MMT对SEBS／PP弹性体材料形变性能的影响

本文发展了一种用动态力学分析仪(DMA)研究弹性生体材料的拉伸形变行为的新方法,并采用该方法研究了有机化蒙脱土(0MMT)、蒙脱土原土(MMT)对SEBS/PP弹性体材料抗塑性形变性能的影响.研究结果表明,0MMT和MMT的加入均能改善SEBS/PP弹性体复合材料的回弹性,且OMMT的作用更为明显.弹性体材料的拉伸形变回复率随着改性0MMT和MMT加入量的增加先增大后减小,当改性剂含量为5 phr时,材料形变回复率达到最大.     

HDPE/PP的热导率和热扩散率

采用瞬态平面热源技术(TPS)测量了不同注塑工艺条件下高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)共混物(HDPE的质量含量分别为20%、40%、50%、60%和80%)的热导率和热扩散率,归纳出体系的热导率受注塑工艺条件的影响不大,与HDPE的质量含量基本呈线性增加关系;而注塑工艺条件对体系的热扩散率有一定的影响,但在设定的注塑工艺条件下可忽略其影响。