陈德良[1]2002年在《无机组合粒子增强增韧聚合物的协同效应》文中指出聚合物具有密度小、加工成型性好、功能化复合容易、原材料丰富、价格便宜等优点，广泛应用于包装、农业、建筑、汽车、电子电气等行业。但聚合物长链式分子结构决定了其强度、硬度较低，低温韧性较差，限制了聚合物材料在结构材料领域中的拓展应用，因此，必须对偏脆性聚合物材料进行增强增韧改性处理。已有的聚丙烯(PP)增韧改性方法有共聚、接枝、交联等化学方法，以及弹性体共混、刚性有机粒子填充、单种刚性无机粒子填充、纤维增强、纯纳米粒子增强增韧等物理方法，但存在材料综合性能差、制备工艺复杂或材料成本偏高等综合问题。论文以汽车用PP材料的增强增韧为研究目标，提出以无机粒子组合增强增韧聚合物材料的新思路，以期用简单的复合工艺、廉价的增强相材料，利用不同粒子间的协同效应提高聚合物复合材料的综合性能。论文通过对针状硅灰石(W)、层片状滑石(T)、条柱状重晶石(B)、颗粒状石英(Q)和重质碳酸钙(C)以及纳米级氧化铝(N)等不同粒子的合理组合、超细加工、表面改性处理，制得PP填充用无机组合粒子(CIP)；CIP与PP经混合、挤出、注射成型等工序制备材料性能检测标准试样并按国标进行检测，系统研究了组合粒子用量、组合粒子种类、粒子组成、组合粒子细度以及纳米粒子用量对填充体系性能的影响规律。结果表明，硅灰石／滑石(WT)、硅灰石／滑石／重晶石(WTB)、硅灰石／滑石／纳米氧化铝(WTN)的组合能显着提高PP材料的综合性能：WT(2：3)／PP(35／65)比纯PP材料的弯曲模量、IZOD缺口冲击强度、热变形温度分别提高了59.9％、61.1％、46.8％，比W／PP(35／65)分别提高了30.8％、24.5％、15.9％，比T／PP(35／65)分别提高了22.2％、21.6％、9.3％；WTB(1：1：1)／PP(35／65)比纯PP材料的弯曲模量、IZOD缺口冲击强度、热变形温度分别提高了68.7％、51.6％、45.9％，并且复合材料的拉伸强度与弯曲强度接近于PP基体树脂；[WT(1：1)N／(100／8)]／PP(35／65)与PP基体树脂相比，拉伸强度提高了88.3％、弯曲强度提高了123.3％、弯曲模量提高了103.4％、IZOD缺口冲击强度提高了375.6％、热变形温度由109℃提高到159℃。CIP增韧PP材料的综合性能达到并超过了目前汽车行业应用要求。从复合材料界面相结构、拉伸断口形貌、熔体流变性能以及材料热焓等方面分析了CIP增强增韧聚合物的机理，提出了纳米粒子／CIP／聚合物复合材料增强增韧的“叁维基体网络”模型，较好解释了实验现象。另外，以材料体积计价，估算了材料成本(p)，引进“加权性能(WP)”概念，从“材料成本／加权性能”比(p／WP)的角度分析了CIP／PP复合材料的经济效益。结果表明，WT／PP、WTB／PP、WTN／PP材料的p／WP比单种粒子／PP材料和纯PP材料大大降低，纳米粒子的加入提高了复合材料的绝对成本，但材料性能提高得更快，因而使WTN／PP材料比WT／PP和WTB／PP的p／WP更低。
龚春锁[2]2007年在《改性粉体聚烯烃复合材料的研究》文中研究指明本论文通过采用经改性的滑石粉和各种粒径的碳酸钙,添加界面改性剂和HDPE树脂进行了共复合研究。论文研究工作分为叁个部分:(1)对粉体的表面处理工艺的研究。(2)界面改性剂的制备研究。(3)改性粉体与基体树脂的共复合研究。在粉体的表面改型研究中,主要采用钛酸酯偶联剂TM-S对滑石粉(T)和不同粒径的碳酸钙(CC8、CC28、CC60)进行处理,考察了TM-S用量,处理温度以及处理时间等参数的影响。在界面改性剂的制备研究中,采用聚烯烃弹性体(POE)与马来酸酐(MAH)在双螺杆中熔融挤出制得POE-g-MAH。讨论了MAH和引发剂DCP的用量对接枝率和熔融指数的影响。确定了取得较好接枝效果的配方为:DCP用量为0.15%、MAH用量为2%,此时所得到的接枝物的接枝率为0.73%。在改性粉体与基体树脂的共复合研究中,以碳酸钙按不同比例级配共混,滑石粉与碳酸钙按不同比例共复合,将所制得的无机粉体加HDPE,研究了钛酸酯偶联剂对体系的影响,无机刚性粒子级配、共复合填充HDPE对复合体系的拉伸、弯曲、冲击性能和结晶性能的影响。结果表明:碳酸钙和滑石粉经过钛酸酯偶联剂改性后填充HDPE,共混体系的相容性提高使力学性能有了较大改善。在级配体系中,CC28/CC60的比例为1/1时,复合体系的力学性能、流动性和热性能综合性能较好。在共复合体系中,TT/TCC60的比例为1/1时,复合体系的力学性能和结晶性能等综合性能较好。在TT/TCC60体系中添加了界面改性剂POE-g-MAH,较好的提高了粉体与基体树脂之间的粘接性,得到的复合体系的韧性得到较大的改善,而强度与基体树脂基本持平,综合性能良好。最后对一系列的复合体系利用DSC考察了其非等温结晶性能,利用SEM对冲断面的微观形貌进行了分析和探讨。
权英[3]2002年在《有机高分子—无机纳米复合粒子改性高分子材料的力学性能—相态与群子标度之间关系的研究》文中研究表明在充满生机的21世纪，信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小；航空航天、新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。新材料的创新，以及在此基础上诱发的新技术是未来10年对社会发展、经济振兴、国力增强最有影响力的战略研究领域，纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。纳米材料是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。 纳米技术是80年代末诞生并正在蓬勃发展的一种高新技术，主要是研究由尺寸在1～100nm之间的物质组成的体系。当粒子尺寸进入纳米量级时，其本身就具有一些常规粒子所没有的奇特的效应，如小尺寸效应、表面效应等，因而展现出许多特有的性质，成为探索和制备高性能和多功能复合材料的重要途径。随着纳米科技的发展，纳米复合材料正在崭露头角。 纳米复合材料是指材料显微结构中至少有一相的一维尺度达到纳米级的材料。无机纳米粒子一有机高分子材料的复合体系是目前研究最多的体系，也是最有应用潜力的体系。无机纳米粒子一有机高分子材料的复合体系是集无机、有机和纳米材料的特点于一身，因此具有许多优良的性能。同时，可以通过两相的优化组合来剪裁其物理性能，合成出不同用途的复合材料。 纳米粒子粒径小，表面能大，且粒子表面的原子价健处于不饱和北京化工大学博士学位论文状态，表面原子有极大的物理与化学活性，因此纳米粒子非常易于团聚和吸附，而使得其拥有的性能难以充分发挥，从而失去应有的对高分子材料的改性作用。另外，纳米粒子往往是亲水疏油的，呈强极性，在有机介质中难以均匀分散。因此，纳米材料的应用功效主要取决于纳米粉体材料的表面分子设计(即与基体材料的相容性问题)及其在基体材料中的分散度，也就是如何将纳米粒子以纳米尺度分散于高分子基体中。 因此，要制备有纳米无机粒子改性的功能材料，首先需要对纳米无机粒子进行表面处理和改性，其应用开发的难度也在于此。本文采用原位聚合法较好地解决了这一问题。 碳酸钙因具有材料来源易得、价格较低、毒性低、污染小、白度较高、填充量大及混炼加工性能好等特点而成为塑料工业中应用最广泛的无机填料之一。日本早在四、五十年代就率先将纳米级碳酸钙投入工业化生产。随着高新材料的开发和应用，纳米级碳酸钙有着很大的应用价值。 本文采用超重力场法制备的纳米级碳酸钙新鲜浆液，经透射电子显微镜(TEM)测试，碳酸钙粒子尺寸在20一60纳米之间。 本文研究了在纳米碳酸钙原生粒子存在下，进行的丙烯酸酷类的原位乳液聚合实验。通过实验，制备出以纳米碳酸钙为核、丙烯酸酷类为壳的核一壳型复合材料(纳米复合ACR)。通过X射线光电子能谱(ESCA)、热失重分析(TGA)、动态扫描量热分析(DSC)、透射电子显微镜(TEM)等手段，证实在纳米碳酸钙原生粒子存在下，可以进行丙烯酸酷类的原位乳液聚合，乳液聚合顺利，纳米碳酸钙表面被丙烯酸酷类聚合物所包覆，使纳米碳酸钙粒子间的团聚不易发生，同时由于丙烯酸酷类聚合物与PVC、ABS、AS等极性聚合物具有较好的相容性，从而使纳米碳酸钙在聚合物基体中能达到纳米状态分散，从而发挥纳米效应。北京化工大学博士学位论文 本文同时研究了纳米复合ACR对PVC、ABS、AS体系的改性效果，以及纳米粒子与CPE对RPVC的协同改性效果。实验结果表明，采用自制的纳米复合ACR对这些体系进行改性，具有增强增韧效果，特别是纳米复合ACR与CPE对RPVC的复合改性体系中，其增强增韧效果更为显着。实验结果表明，纳米复合ACR与CPE产生了协同作用。通过扫描电镜显示，在此复合改性体系中，冲击断面结构出现了拉丝及网化结构，正是由于这种拉丝一网化的超大变形，吸收了大量的冲击能量，使得复合材料的冲击韧性得以大幅度提高，同样的研究结果在前人的工作中尚未见到报道。 本文在对一系列增韧、增强RPVC体系研究的基础上，首次运用第四统计力学一JRG群子统计理论对聚合物改性材料的破坏行为进行了分析。以群子模型为基础，通过大量的实验数据，得到了力学性能与群子参数Rl、RZ、inRI、hiRI·R:之间的关系。群子理论能较好地拟合改性体系的粒度积分分布。群子标度InR，·R:与低温缺口冲击强度、拉伸强度及InRI与弯曲强度均具有较好的线性相关性。通过以上实验结果验证了群子理论的合理性。
陈德良, 杨华明, 高濂[4]2003年在《无机组合粒子/聚丙烯复合材料的制备与协同效应》文中研究说明提出了利用无机组合粒子的协同效应增强增韧聚丙烯的新思路。硅灰石(W)、滑石(T)、重晶石(B)、碳酸钙(C)、石英(Q)与纳米氧化铝(N)等无机粒子经组合、超细并表面处理制得无机组合粒子(CIPs);CIPs与聚丙烯(PP)混合、挤出并注射成型制备CIPs/PP复合材料标准试件,并按相应国标检测材料性能。结果表明,无机组合粒子填充PP材料的综合性能明显高于相应单一粒子填充的PP材料;纳米氧化铝的添加降低了熔体粘度,改善了填充体系的流变性能,实现了聚丙烯塑料的同时增强增韧。
曹建红[5]2003年在《微细滑石粉/聚丙烯复合材料的制备及结晶行为》文中指出聚合物具有密度小，加工成型性好、功能化复合容易、原材料丰富、价格便宜等优点，广泛应用于包装、农业、建筑、汽车、电子电气等行业。但聚合物长链式分子结构决定了其强度、硬度较低，低温韧性较差，限制了聚合物材料在结构材料领域中的拓展应用，因此，必须对偏脆性聚合物材料进行增强增韧改性处理。 已有的聚丙烯(PP)增强增韧方法有共聚、接枝、交叉等化学方法，以及弹性体共混、刚性有机粒子填充、单种刚性无机粒子填充、纤维增强、纯纳米粒子增强增韧等物理方法，但存在材料综合性能差、制备工艺复杂或材料成本偏高等综合问题。本论文以汽车用PP材料的增强增韧为研究对象，提出以活性超细滑石粉增强增韧聚合物材料的思路，以期用简单的复合工艺、廉价的增强相材料，提高聚合物材料的综合性能。 论文通过对滑石粉的表面改性来改善滑石的表面性能，提高与聚丙烯(PP)的粘结能力，通过制备滑石／聚丙烯复合材料研究其性能的变化，通过工业应用实验论证超细滑石粉通过改性用于汽车复合材料的可行性，通过对滑石／聚丙烯复合材料结晶动力学的研究进一步研究滑石／聚丙烯复合材料结晶的过程和结晶方式。 在工业应用实验中滑石／聚丙烯复合材料应用到了保险杠、方向盘、仪表板、布线卡专用料和蓄电池槽体等有关汽车零部件，充分论证了应用于汽车复合材料的可行性。并从理论上解释了无机粒子填充聚丙烯(PP)的结晶过程，提出了各式结构模型，从热力学上论证了结晶过程是自由能降低的过程；分析了聚丙烯在不同条件下的结晶过程和结晶方式(聚合物在无机化合物基底上的附生结晶、聚合物在聚合物基底上的附生结晶)，其中还详细分析了聚合物均相附生结晶、异相附生结晶、拟态附生结晶的结晶过程和机理。
杨坤[6]2006年在《无机刚性粒子及其级配共混增强增韧聚丙烯的研究》文中研究指明聚丙烯作为一种常见的热塑性塑料，由于其良好的加工性，较高的力学性能，易回收和低成本等特点，使其在包装、日常消费用品和汽车配件等方面得到广泛的应用。但由于其模量小，缺口敏感性强，冲击强度低，特别是低温和高应变速率下的冲击强度低，PP作为工程塑料的应用受到限制。因此，如何提高PP的冲击强度和模量受到人们的极大关注。 无机刚性粒子加入聚丙烯中能够降低材料的成本，但所得复合材料的某些力学性能往往降低，包括屈服强度和冲击强度。如何用无机刚性粒子增强增韧聚丙烯是人们关心的一个课题。影响无机刚性粒子增强增韧聚丙烯的因素很多，本论文分别选用四种粒径的碳酸钙(CC25、CC4、CC1.8和CC0.07，平均粒径分别为251μm、4μm、1.8μm和0.07μm)和四种粒径的玻璃微珠(GB15、GB10、GB5和GB2.5，平均粒径分别为15μm、10μm、51μm和2.5μm)，两种类型的聚丙烯(等规均聚聚丙烯(PP1)和无规共聚聚丙烯(PP2))及由这两种聚丙烯按不同比例共混所得的叁种共混聚丙烯(共混聚丙烯(F401：K8003=1：1(质量比)，PP3)、共混聚丙烯(F401：KS003=3：1(质量比)，PP4)和共混聚丙烯(F401：K8003=1：3(质量比)，PP5))，研究了聚丙烯基体韧性、无机刚性粒子形状和粒径大小对聚丙烯增强增韧的影响。同时，把四种粒径碳酸钙中的纳米碳酸钙与另叁种微米碳酸钙级配共混(共混碳酸钙(CC25：CC0.07=1：1(质量比)，CC25／CC0.07)、共混碳酸钙(CC4：CC0．07=1：1(质量比)，CC4／CC0.07)和共混碳酸钙(CC1.8：CC0.07=1：1(质量比)，CC1.8／CC0.07))，纳米碳酸钙与四种粒径的玻璃微珠级配共混(共混玻璃微珠与纳米碳酸钙(GB15：CC0.07=1：1(质量比)，GB15／CC0.07)、共混玻璃微珠与纳
赖伟强[7]2007年在《白云母、LDPE增强增韧PP复合材料性能的研究》文中研究指明聚丙烯(PP)作为当今最重要的通用塑料之一，被广泛应用于化工、机械、电力、运输等行业。不过PP也有缺点，其韧性差，低温时韧性更差，作为结构件材料，强度和刚性又不如工程材料。通过合理的增韧增强改性，普通PP可在更广阔的领域使用，甚至可以替代工程塑料使用。本文以低密度聚乙烯(LDPE)为增韧剂，改性白云母为增强剂，PP-g-MAH为增容剂，采用共混填充复合工艺，制得高性能的聚丙烯复合材料。并对PP／白云母／LDPE／PP-g-MAH复合材料进行了系统的性能研究，同时还对复合材料的增强增韧机理进行了初步探索，取得了以下研究结果：(1)通过活化指数和润湿接触角的预评价，钛酸酯NDZ-201改性白云母的改性效果要优于硅烷WD-70。将两种改性白云母填充到PP中，通过对PP复合材料综合性能评价，也是钛酸酯NDZ-201改性白云母的改性效果较好。(2)通过PP／白云母／LDPE／PP-g-MAH复合材料制备正交试验，确定复合材料适宜配方为：PP／白云母／LDPE／PP-g-MAH的比例为100／10／10／20。(3)通过叁个单因素调优试验，确定复合材料适宜配方：PP／白云母／LDPE／PP-g-MAH的比例为100／10／6／20。其综合性能较PP有所改善。定挠度弯曲强度、缺口冲击强度、洛氏硬度、熔体流动速率和维卡软化温度都有所提高，分别提高了11.1％、13.2％、31.3％、91.89％和0.64％。拉伸强度和定挠度弯曲模量略有下降。综合分析，白云母和LDPE的加入改善了复合材料的刚性和韧性，提高了复合材料的流动性和耐热性能。(4)从白云母粒度和共混方式对复合材料性能的影响分析可知，较适宜的粒度为D_(90)=16.26μm；两步共混并未比一步共混使复合材料的综合性能有所提高，只是其中一些性能略有提高，而其它性能则有一定程度的下降。综合考虑，较适宜的共混方式为直接共混。(5)通过对复合材料的冲击断面微观形貌和TG-DSC的分析可知，复合材料的增韧是由于白云母和LDPE的加入，使PP的结晶尺寸减小，降低PP的结晶度，增加两相界面间的相互作用。同时由于加入刚性白云母粒子，还使复合材料得到增强。因此，复合材料的增韧增强是由白云母和LDPE协同作用的结果。另外，白云母的加入有利于提高复合材料的耐热性能，延缓复合材料的热分解。
陈慧敏, 陈德良, 张锐[8]2008年在《微-纳米无机粒子改性聚丙烯材料的最新进展》文中研究说明综述了近年来微-纳米无机刚性粒子填充改性聚丙烯(PP)材料的最新进展,介绍了微米级、纳米级和微-纳米组合无机刚性粒子的添加对 PP 复合材料性能的影响。无机刚性粒子越细,越有利于 PP 材料的增强增韧;无机刚性粒子的表面改性处理对复合材料的微观结构和性能有重要影响。微米无机刚性粒子可提高 PP 材料的冲击强度与刚性,但强度会有所降低;均匀分散的无机纳米粒子同时起到增强增韧的双重作用;具有粒径级的组合粒子的填充改性优于单一无机粒子。
刘生鹏, 危淼, 张文祥[9]2010年在《无机粒子增强增韧阻燃聚丙烯的研究进展》文中提出介绍了无机粒子的表面改性方法和无机粒子增强增韧阻燃聚丙烯的机理与发展现状,详细阐述了氢氧化镁对聚丙烯的改性研究进展,并提出了无机粒子填充改性阻燃聚丙烯的发展趋势。
刘洋[10]2005年在《无机纳米粒子改性聚合物研究》文中进行了进一步梳理本文通过熔融共混的方法分别制备了SBS／纳米CaCO_3共混物，ABS／纳米CaCO_3共混物，PP／纳米CaCO_3共混物，PP／纳米MMT共混物以及SBS／纳米MMT共混物并对共混物的力学性能进行了测试。同时，研究了老化对聚合物／纳米MMT共混物性能的影响并探讨了退火工艺对PP／纳米CaCO_3共混物性能的影响。 本文主要工作包括：对SBS／纳米CaCO_3共混物的拉伸性能、流变性能、耐磨性能，阻燃性能进行了测试；研究了POE，EVA，及纳米CaCO_3粒子在ABS增韧过程中的协同效应；通过相差显微镜研究了纳米CaCO_3粒子对分散相在基体中的分散状况的影响；研究了MMT对PP冲击强度，拉伸强度，弯曲强度等力学性能的影响；通过SEM以及TEM观察了断面的微观形貌以及纳米CaCO_3粒子的分散状况；研究了MMT在老化过程中对聚合物颜色变化的影响，并对MMT促进老化的机理进行了探讨；初步探讨了退火对PP／纳米CaCO_3共混物冲击强度的影响并对共混物进行了DSC测试及分析。 本论文的结论是：采用适当的共混工艺，纳米CaCO_3可以显着的提高SBS的拉伸强度，但在增强的同时会加大共混物的永久变形；POE，EVA及纳米CaCO_3在ABS的增韧过程中有明显的协同效应；MMT可以显着提高PP各项力学性能，但在老化过程中，MMT对聚合物的
参考文献：
[1]. 无机组合粒子增强增韧聚合物的协同效应[D]. 陈德良. 中南大学. 2002
[2]. 改性粉体聚烯烃复合材料的研究[D]. 龚春锁. 天津科技大学. 2007
[3]. 有机高分子—无机纳米复合粒子改性高分子材料的力学性能—相态与群子标度之间关系的研究[D]. 权英. 北京化工大学. 2002
[4]. 无机组合粒子/聚丙烯复合材料的制备与协同效应[J]. 陈德良, 杨华明, 高濂. 高分子材料科学与工程. 2003
[5]. 微细滑石粉/聚丙烯复合材料的制备及结晶行为[D]. 曹建红. 中南大学. 2003
[6]. 无机刚性粒子及其级配共混增强增韧聚丙烯的研究[D]. 杨坤. 四川大学. 2006
[7]. 白云母、LDPE增强增韧PP复合材料性能的研究[D]. 赖伟强. 武汉理工大学. 2007
[8]. 微-纳米无机粒子改性聚丙烯材料的最新进展[J]. 陈慧敏, 陈德良, 张锐. 中国塑料. 2008
[9]. 无机粒子增强增韧阻燃聚丙烯的研究进展[J]. 刘生鹏, 危淼, 张文祥. 上海塑料. 2010
[10]. 无机纳米粒子改性聚合物研究[D]. 刘洋. 北京化工大学. 2005
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