谢晓芳[1]2004年在《超高分子量聚乙烯超细无机粉体填充、有机交联改性复合材料性能研究》文中提出本论文研究了超高分子量聚乙烯无机粉体填充、有机交联复合材料。首先通过对超高分子量聚乙烯的加工方法的选择,确定了适合本课题研究的模压成型工艺,选用不同粒径无机超细粉体:纳米SiO2、5000目玻璃微珠、2500目玻璃微珠填充以及过氧化物交联改性超高分子量聚乙烯。改变填料、偶联剂、过氧化物的用量及混合工艺对超高分子量聚乙烯复合材料实施模压成型。通过SEM(Scanning Electron Microscopy)分析复合材料中粒子的分散情况,以及进行维卡温度测试,拉伸强度、硬度等力学性能测试,结果表明,添加填料的UHMWPE复合材料的耐热性能有所提高,同时其它物理性能有所提高或保持不变或降低不明显。在较低填充量下,以UHMWPE/纳米SiO2复合材料的耐热性能较好,在高填充量下,以UHMWPE/5000目玻璃微珠复合材料的耐热性能较好。同时也表明气流粉碎法对填料粒子在树脂中的分散效果好些,综合性能比普通的机械混合法更为优越。用DSC(Differential Scanning Calorimetry)法研究了UHMWPE/纳米SiO2复合材料在不同纳米粒子含量时的熔融结晶行为。纳米SiO2的加入,起到了结晶成核剂作用。通过偏光显微镜观察了其结晶结构,同时和纯UHMWPE进行了比较。发现纳米SiO2在较低含量下在UHMWPE中的成核作用,使UHMWPE以异相成核方式结晶,UHMWPE的结晶度提高,球晶颗粒变小。
陈涛[2]2005年在《UHMWPE耐热降磨改性研究》文中指出本文在查阅了大量国内外有关超高分子量聚乙烯(UHMWPE)改性文献资料的基础上,采用填料物理改性和DCP化学交联改性两种手段,得到了耐热性能较好的UHMWPE复合材料,同时,降低了复合材料的摩擦系数和磨损率,扩大了改性UHMWPE的应用领域。 本文首先对填料进行了改性处理,研究了填料填充UHMWPE复合材料的力学性能。实验表明:硅烷偶联剂和大分子偶联剂配制的复合偶联剂能改善填料与UHMWPE的界面粘接,经过复合偶联剂处理的复合材料的力学性能较单独使用偶联剂的复合材料高。 对于填充体系,系统研究了玻璃微珠、高岭土、四针状ZnO晶须叁种填料改性UHMWPE,对其拉伸屈服强度、热变形温度、摩擦系数和磨损率等进行了测定。采用扫描电镜(SEM)观察了磨损以后的样品表面,分析了摩擦磨损机理。同时在单独使用填料的基础上,研究了玻璃微珠/四针状ZnO晶须和高岭土/四针状ZnO晶须两个体系复合填料填充UHMWPE。实验结果表明研究,复合填充具有明显的协同效应,可以有效优化力学性能和摩擦磨损性能,6%四针状ZnO晶须和3%高岭土复合填充体系的摩擦磨损性能最优化。SEM证明了这种协同效应的存在,磨粒磨损和疲劳磨损同时存在并且相互限制。 过氧化物DCP交联UHMWPE体系中,采用了溶剂法分散和低DCP含量交联的实验方案。通过凝胶率和结晶度的测定,表明这种实验方案对于UHMWPE的交联改性具有较好的效果。在0.2～0.4%DCP含量时,具有较好的综合性能。交联UHMWPE分子间的作用力增加是性能提高的主要原因。虽然单独采用填充和交联都可以提高UHMWPE改性材料的性能,但是,采用填充交联并用体系时,由于交联作用被限制在较小的范围内,协同效果不明显,交联填充并用体系的实验结果更接近填充体系。
苏荣锦[3]2012年在《高性能超高分子量聚乙烯复合材料的制备与性能研究》文中指出科学技术的迅速发展促使材料科学向着高性能化、功能化、复合化的方向发展，聚合物基复合材料以其综合性能的优异、应用领域的广泛而备受人们青睐，得到了迅速发展。本论文选择无机填料改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的材料设计和UHMWPE作为摩擦学材料时耐热性能、抗承载性能的改进研究作为主要研究方向。本文首先对填料进行了改性处理，研究了偶联剂对碳化硅/UHMWPE复合材料的力学性能和耐热性能的影响。实验表明：添加偶联剂后大大改善了碳化硅/UHMWPE复合材料的性能；其中硅烷偶联剂和大分子偶联剂配制的复合偶联剂更好的改善了填料与UHMWPE的界面粘接，经过复合偶联剂处理的复合材料的力学性能和耐热性能较单独使用偶联剂的复合材料高。其次，采用纳米包覆技术制备了SiO2包覆纳米碳化硅复合粒子，利用透射电镜和红外光谱分析对包覆效果进行表征。将此纳米SiC包覆粒子填充到UHMWPE中，分析其在UHMWPE基体中的分散性，并考察其对复合材料耐热性能、抗承载性能及摩擦磨损性能的影响。结果表明：包覆改性方法对碳化硅在基体中的分散起到了良好的促进作用，并使填料与基体的界面结合加强，从而使碳化硅/UHMWPE复合材料在耐热性能，抗承载性能和摩擦磨损性能上都有了极大的提高。单一填料往往只提高了高分子复合材料某方面的性能，而其他性能有可能达不到要求，甚至有所下降。基于此原因，本文在单独使用碳化硅的基础上，从复合填料填充改性UHMWPE入手，设计了正交实验方案，研究了包覆碳化硅/纳米氮化硅/二硫化钼/硅酮粉复合填料体系填充改性UHMWPE。实验结果表明：复合填充具有明显的协同效应，可以有效优化耐热性能、抗承载性能和摩擦磨损性能，弥补了单一填料的不足，磨损SEM证明了这种协同效应的存在。
吴贺贺[4]2011年在《填料改性UHMWPE复合材料的机械性能研究》文中研究说明超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一种具有优良性能的线型结构热塑性工程塑料,具有其它工程塑料无可比拟的耐冲击、耐化学药品、自润滑等性能。但也存在着成型性差,硬度低,耐磨粒磨损性能差等问题。填料改性是提高UHMWPE性能的有效方法之一。本文分别以碳(C)纤维、碳化硅(SiC)纤维、氧化铝(A1203)纤维、C粉、SiC粉、Al2O3粉、环氧树脂包覆二氧化硅(Si02)粉作为填料,以UHMWPE作为基体,填料经偶联剂KH550处理,用模压成型方法制备了不同填料改性UHMWPE复合材料。考察了UHMWPE复合材料的硬度、拉伸、弯曲等力学性能以及摩擦磨损性能,用扫描电镜对其拉伸断面和摩擦磨损表面进行了观察,分析了填料种类、填料处理方式、填料含量、偶联剂用量对UHMWPE复合材料力学性能和摩擦磨损性能的改善作用,为开拓UHMWPE复合材料的应用提供了有效的理论基础。研究结果如下：(1)用模压成型法制备JHMWPE复合材料,以其拉伸强度、弯曲强度为优化目标，利用正交试验确定出最佳成型工艺参数：模压温度为180℃,模压压力为15MPa,模压时间为25min。(2)对C纤维、SiC纤维、Al2O3纤维填充改性UHMWPE复合材料研究表明：当叁种纤维添加质量分数为5%,并经1%偶联剂KH550处理时,叁种纤维改性UHMWPE复合材料的力学性能和摩擦磨损性能均优于未处理的纤维改性UHMWPE。其中,处理的C纤维和处理的SiC纤维改性UHMWPE复合材料综合性能较好。表明填料经偶联剂处理有利于提高复合材料的综合性能。(3)对C粉、SiC粉、Al2O3粉、环氧树脂包覆SiO2粉填充改性UHMWPE复合材料研究表明：当四种粉状填充材料添加质量分数为5%,并经1%KH550处理时,环氧树脂包覆SiO2粉/UHMWPE复合材料的综合性能较好。(4)用超声波+1%KH550复合处理、1%KH550处理两种方式分别处理C纤维、SiC纤维、环氧树脂包覆SiO2粉叁种填料,填充材料添加质量分数为5%,两种处理方式对UHMWPE复合材料性能的影响研究表明,超声波+1%KH550复合处理的填料对UHMWPE改性效果较好。(5)对C纤维、siC纤维、环氧树脂包覆Si02粉叁种填料用超声波+1%KH550复合处理,填料添加质量分数为3%、5%、7%、10%、15%。研究填料含量对UHMWPE复合材料力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明,C纤维、SiC纤维、环氧树脂包覆Si02粉的最佳添加质量分数分别为5%、5%、7%。(6)改变偶联剂KH550用量,分别用1%、2%、3%、4%、5%KH550+超声波复合处理C纤维、SiC纤维、环氧树脂包覆SiO2粉叁种填料。研究KH550用量对5%C纤维/UHMWPE、5%SiC纤维/UHMWPE、7%环氧树脂包覆SiO2粉/UHMWPE复合材料力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明,5%C纤维/UHMWPE、5%SiC纤维/UHMWPE、7%环氧树脂包覆Si02粉/UHMWPE叁种复合材料的最佳KH550用量分别为3%、3%、4%。
张春华[5]2018年在《高韧聚氨酯及其复合材料相转变调控机理与性能研究》文中研究指明聚氨酯材料具有良好的强度、断裂伸长率和回弹性,已经被广泛的应用在纺织及其相关领域,如国防、交通、医疗、体育和能源等,在国民经济中占有非常重要的地位。为了拓宽聚氨酯在纺织领域的应用,需要进一步提高聚氨酯本体材料的力学性能,常用的改性聚氨酯的方法有化学改性合成法、物理成型调控法和在聚氨酯中添加有机或无机填料粒子。首先,化学改性合成法步骤较为繁琐,成本较高,改性效果有限;其次,目前物理成型法虽然可以对聚氨酯材料的结构和力学进行调控,但无法获得力学性能更优的聚氨酯材料,上述两种对聚氨酯本体材料的改性均未充分提高聚氨酯的力学性能。而聚氨酯复合膜材料由于填料粒子的比表面积大,与高聚物基体的相容性差,使得未改性粒子所制备的聚氨酯复合材料的力学性能差。为了提高聚氨酯及其复合材料的力学性能,在不损伤填料粒子的表面性能的基础上赋予聚氨酯一定的功能性,开发一种增韧聚氨酯本体材料及提高聚氨酯与填料粒子界面相容性的方法,有利于充分发挥聚氨酯及其复合材料的优异性能及在纺织领域潜在的应用价值。本文在保持聚氨酯化学组成不变的基础上,通过系统地分析不同混合溶剂对聚氨酯膜的成型过程的影响,探讨了聚氨酯本体材料的增韧机理,并在此基础上探讨聚氨酯增韧机理模型下高填充未改性聚氨酯复合材料的界面性能和功能性(如导电性,热稳定性,抗紫外性和防护性能等),主要获得以下结论:(1)提出了一种制备高韧聚氨酯膜的方法。通过研究不同DMF混合溶剂对聚氨酯膜微观结构和力学性能的影响,发现甲苯/DMF(TOL/DMF)溶剂体系能够制备韧性优异的聚氨酯膜。结果表明:40%TOL/DMF溶剂体系制备的聚氨酯膜的力学性能最佳,其应力,应变和韧性较纯DMF溶剂体系制备的聚氨酯膜分别提高了711.88%,182.55%和1884.64%,并将此TOL/DMF体系下的高韧聚氨酯膜的成型方法命名为HIPSE法,浸没沉淀法与溶剂蒸发法的结合。通过研究TOL/DMF溶剂体系下聚氨酯膜的成型过程,探讨了高韧聚氨酯膜的成型机理。结果表明:HIPSE法相转变成膜过程中,TOL/DMF混合溶剂调控了聚氨酯的成膜速度及过程,使得聚氨酯分子链有足够的空间和时间进行自调整和排列,聚氨酯分子链缓慢固化成型,以蜷缩链球挤压状排列。与浸没沉淀法(纯DMF溶剂体系)中聚氨酯分子链快速固化成型所形成的舒展重迭状的分子链形貌相比,HIPSE法所制备的聚氨酯膜单位体积内的聚氨酯分子链的数量较多,在应力的作用下,聚氨酯膜中蜷缩链球分子链的伸展程度较大,提高了聚氨酯膜的应变及韧性。进一步,对比分析了不同结构聚氨酯采用HIPSE法所制备聚氨酯膜的力学性能,结果表明:HIPSE法不仅能够增韧聚醚型聚氨酯PU 1185A,同时也适用于以下几类聚氨酯,分别为:硬段为MDI,软段为PTMG的其他结构的聚醚型聚氨酯;硬段为HDI,软段为PTMG的聚醚型聚氨酯;硬段为HDI,软段为聚醚和聚酯混合物的聚醚聚酯型聚氨酯;及硬段为MDI,软段为聚酯的聚酯型聚氨酯,且HIPSE法制备的聚氨酯膜的应变优于浸没沉淀和熔融法所制备的聚氨酯膜。(2)采用HIPSE法,优化了未改性丝素粒子与聚氨酯基体的界面性能,制备了高韧高填充聚氨酯/针状丝素复合膜。通过对比分析HIPSE、浸没沉淀法和溶剂蒸发法叁种成膜方法所制备复合膜的力学性能,可知在50%TOL/DMF体系下,采用HIPSE法制备的高填充聚氨酯/丝素复合膜的力学性能最佳。当未改性丝素粉体含量为50 wt.%时,HIPSE法所制备的聚氨酯/丝素复合膜的应变为1254.3±106.4%,较浸没沉淀法和溶剂蒸发法所制备的复合膜的应变分别提高了145.1%和11733.0%。此外,HIPSE法所制备的聚氨酯/丝素复合膜的韧性为54.9±0.4 MJ·m~(-3),较浸没沉淀法和溶剂蒸发法所制备的复合膜的韧性分别提高了1670.9%和6000.0%。聚氨酯/丝素复合膜的FTIR和XRD测试结果表明:对于叁种成膜方法所制备的复合膜,高含量的丝素粉体未改变聚氨酯的主体结构,但高含量的丝素粉体会降低聚氨酯的微相分离程度。SEM,DMA和力学性能测试结果表明:丝素粒子与聚氨酯的界面形貌及作用力对高填充聚氨酯/丝素复合膜的力学性能影响较大。与浸没沉淀及溶剂蒸发成膜方法相比,HIPSE法所制备的聚氨酯及复合膜具有良好力学性能的原因在于,HIPSE法所制备的聚氨酯膜中分子链呈网状紧密排列,相互作用强,同时,聚氨酯/丝素复合膜中丝素与聚氨酯基体材料的界面作用力强,有利于应力在复合膜中的有效传导,进而增韧复合膜。(3)采用HIPSE法,制备了柔性大应变聚氨酯/纤维状碳纳米管复合材料。通过力学测试对比分析了不同TOL/DMF溶剂体系下聚氨酯/碳纳米管复合膜的力学性能,结果表明:采用HIPSE法(40%TOL/DMF溶剂体系)所制备的聚氨酯/碳纳米管复合膜的力学性能最佳。当碳纳米管含量为10 wt.%时,采用HIPSE法(40%TOL/DMF溶剂体系)所制备的聚氨酯/碳纳米管复合膜的应力,应变和韧性较浸没沉淀法(纯DMF溶剂体系)所制备的聚氨酯/碳纳米管复合膜分别提高了122.50%,200.00%和667.26%。当碳纳米管含量高达30 wt.%时,HIPSE法所制备的复合膜的应变和韧性仍较高。聚氨酯/碳纳米管复合膜的SEM和力学测试结果表明:碳纳米管团聚体能够制备高韧的聚氨酯/碳纳米管复合材料,主要原因是HIPSE法所制备的聚氨酯/碳纳米管复合材料的特殊网状结构,碳纳米管与聚氨酯基体良好的界面作用力及纤维桥接,微裂纹和纤维拔出等机理。FTIR和XRD测试结果表明:高含量的碳纳米管未改变聚氨酯的主体结构,高含量的碳纳米管有利于提高聚氨酯的微相分离程度。热学性能测试结果表明:碳纳米管能够显着提高聚氨酯的热稳定性,复合膜的主体结构分解温度提高了约25°C。导电性和应变与电阻率的关系测试结果表明,碳纳米管能够显着提高聚氨酯膜的导电性能,当碳纳米管含量为30 wt.%时,聚氨酯/碳纳米管复合膜的电阻率为0.70Ω·cm,属于导电材料。此外,高填充的聚氨酯/碳纳米管复合膜在较大应变(200%)下仍具有良好的导电性能,可用于柔性大应变监测材料(如结构材料损伤的检测)及传感器等领域中。(4)采用HIPSE法,制备了高韧高填充抗紫外的聚氨酯/球状二氧化锆复合材料,揭示了球状二氧化锆团聚体的增韧机理。通过研究不同比例TOL/DMF溶剂与二氧化锆含量对聚氨酯/二氧化锆复合膜的力学性能的影响,可知,当未改性二氧化锆含量为9.09 wt.%,TOL/DMF比例为40%TOL/DMF时(HIPSE法),所制备的聚氨酯/二氧化锆复合膜的力学性能最佳,其应力,应变和韧性较纯DMF溶剂体系(浸没沉淀法)所制备的聚氨酯/二氧化锆复合膜分别提高了681.84%,369.15%和3094.00%。当二氧化锆含量高达33.33 wt.%时,HIPSE法所制备的复合膜的应变和韧性仍较高。聚氨酯/二氧化锆复合膜的FTIR和XRD测试结果表明:高含量的二氧化锆未改变聚氨酯的主体结构,高含量的二氧化锆有利于提高聚氨酯的微相分离程度。热学性能测试结果表明:二氧化锆能够显着提高聚氨酯的热稳定性,其主体结构分解温度提高了约20°C。紫外线屏蔽性能测试结果表明:9.09 wt.%的二氧化锆能够使得复合膜的UVA透过率由原来的95.15%降为7.78%,UVB透过率由原来的12.84%降为0.24%,表明二氧化锆对UVA的屏蔽能力较强。通过对聚氨酯/二氧化锆复合膜的脆断截面和拉断截面进行测试,研究了球型二氧化锆增韧聚氨酯的机理,研究结果表明:不同尺寸的二氧化锆团聚体的增韧机理主要为与界面结合力呈正相关的裂纹偏转和裂纹桥接作用,及与界面结合力呈负相关的微裂纹和“拉脱”作用。(5)结合前文所述优选的TOL/DMF,聚氨酯/丝素,聚氨酯/碳纳米管和聚氨酯/二氧化锆的配比,通过HIPSE法,制备了界面结合力和力学性能良好的超高分子量聚乙烯涂层纤维,平纹织物及涂层织物。研究了不同聚氨酯及其复合溶液涂层超高分子量聚乙烯复合纤维的力学性能,结果表明:不同的聚氨酯复合溶液涂层超高分子量聚乙烯纤维,均能提高复合纤维的断裂强度,与纯超高分子量聚乙烯纤维相比,聚氨酯/二氧化锆涂层超高分子量聚乙烯纤维的综合力学性能较好,其断裂强度和断裂伸长率分别提高了110.36%和62.83%。进一步,对比分析了不同超高分子量聚乙烯涂层纤维构建平纹织物的力学性能,研究结果表明:与浸没沉淀法所制备的纯聚氨酯涂层纤维所构建的平纹织物相比,采用HIPSE法所制备的复合涂层纤维所构建的平纹织物的断裂强度较好。不同聚氨酯及其复合材料涂层超高分子量聚乙烯织物的力学性能结果表明:HIPSE法制备的涂层织物中超高分子量聚乙烯织物与聚氨酯涂层的界面结合力较好,且聚氨酯涂层能够提高超高分子量聚乙烯织物的力学性能。聚氨酯及其复合材料涂层的超高分子量聚乙烯织物的拉伸断裂分为两个阶段:第一个阶段为超高分子量聚乙烯织物中经纬纱的脱离;第二个阶段为聚氨酯及其复合材料的进一步拉伸断裂。断裂后的超高分子量聚乙烯涂层织物样品图表明:HIPSE法制备的聚氨酯及其复合材料涂层与超高分子量聚乙烯织物的界面结合力及粘附力良好。此外,根据前文所述的不同聚氨酯复合材料的结构功能特性,高含量丝素粉体,碳纳米管和二氧化锆还能够赋予超高分子量聚乙烯纤维一定的功能性,如舒适性,热稳定性,导电性和抗紫外性能等,使得聚氨酯及其复合材料在新的超高分子量聚乙烯防护织物的开发中具有较好的应用前景。
马赟喆[6]2009年在《玻璃微珠在塑料改性中的应用》文中提出本文选择用经过偶联剂预处理的空心玻璃微珠填充尼龙和超高分子量聚乙烯,实现对他们的改性。改性的目的主要致力于提高这两种工程塑料的力学性能和耐热性能。所选用的微米级玻璃微珠如果能在基体中达到均匀的分散,不仅可以提高复合材料的比强度值,还由于空心玻璃微珠是无机材料,且其主要成分SiO_2和Al_2O_3,因此具有良好的耐热性,故加入基体后能在一定程度上提高复合材料的耐热性能。论文采用了一系列研究测试方法对复合材料的力学以及热学性能进行了深入的探讨,并对复合材料进行了微观结构的表征。通过制备不同填料含量的尼龙基和超高分子量聚乙烯基复合材料,对它们进行热性能、拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度的测试;对断口进行了电镜扫描分析;对结晶形态进行了偏光显微镜观测和X射线衍射表征,并辅以DSC分析,为确定最佳的共混条件和方法提供了重要的实验数据和理论依据。实验结果表明:随着玻璃微珠含量的增加,材料的拉伸强度有所提高,但当含量到达某一值后,拉伸强度开始不断降低。冲击强度的变化与拉伸强度的变化类似,玻璃微珠的改性对于提高填料与基体的相容性有十分重要的作用,直接影响复合材料的各种性能。从实验的数据可知,在一定范围内,材料的耐热性能随玻璃微珠的增加而不断增加,之后呈现下降趋势。
周文英[7]2007年在《高导热绝缘高分子复合材料研究》文中进行了进一步梳理绝缘导热高分子材料对于高频微电子元器件散热，提高其精度、延长寿命具有愈来愈重要作用。本文以甲基乙烯基硅橡胶为基体，氧化铝和氮化铝无机粒子为主要导热填料制备出综合性能优良的导热弹性垫片。以叁类聚乙烯(线性低密度聚乙烯、高度聚乙烯、超高分子量聚乙烯)为基体，氮化硼、氮化硅为主要填料，制备出高热导率电绝缘复合塑料。借助于自行研制出的高分子复合材料热导率及热阻测试仪器，以及示差扫描量热法、傅立叶红外光谱、热失重分析、扫描电镜等现代分析手段详细研究了填料种类、含量、粒径、制备工艺等因素对复合材料热导率、热阻、电绝缘性、介电、力学性能、结构及其它性能影响。实验研究发现：1．绝缘导热硅橡胶研究(1)硅橡胶热导率及热阻随氧化铝、氮化铝用量增加而分别升高和降低，填料用量达临界值后，热导率增加迅速。氮化铝加速了硅橡胶硫化，氧化铝对硫化影响不明显，两种填料均明显提高了硅橡胶热稳定性，降低了体系热膨胀系数。随填料用量增加，硅橡胶体积电阻率、表面电阻率、介电性能及介电强度性能均有所下降，但仍然保持良好的电学性能；力学性能随填料增加而下降。(2)大粒子填料形成导热通路能力强于小粒子，形成更稳定导热通路；小粒子填料更有利于提高硅橡胶力学性能。不同粒径填料粒子按照适宜比例混合组成混杂填料，所得硅橡胶具有最高热导率。对于二元混杂粒径填料，小粒子体积用量占总用量的20～35％之间时体系的热导率、拉伸强度、介电常数、热膨胀系数均能达到最佳值。氧化镁晶须和导热粒子混杂填料填充硅橡胶热导率优于等量单一粒子填充效果，力学性能有改善。(3)适宜成型压力和时间减少了材料内部空隙率，提高材料致密度，改善热导率和电学性能。偶联剂降低了材料界面处缺陷和孔洞，抑制了界面处声子散射现象，增大声子平均自由程，提高了热导率。然而，偶联剂过量降低体系热导率。偶联剂增强了两相界面粘接，提高了硅橡胶力学强度。(4)以电子级玻璃布为增强体制备出具有高热导率、良好电绝缘性、形变性能及一定力学强度的弹性热界面材料，作为一类很重要的热界面材料，弹性热垫片对于低功率芯片散热具有重要作用。(5)填充硅橡胶热导率范围介于Maxwell模型上、下限预测范围内；填料粒子形状参数愈大，体系热导率愈高；导热粒子与橡胶基体间的热阻大小决定着填料对体系热导率的影响。基于组合数学观点，推导出一新型热导率方程，经验证，该模型具有一定的适用性(k=k_1k_2／((1-C)k_1+Ck_2)=k_1k_2／((1-V_f~(1／3))k_1+V_f~(1／3)k_2)。2．绝缘导热聚乙烯研究(1)氮化物粒子和聚乙烯颗粒经粉末混合后，由于范德华力及静电作用力导热粒子在聚乙烯表面周围形成了包覆层；复合粒子热压成型后，在体系内部形成了以聚乙烯颗粒为中心的导热粒子环绕的“核-壳”结构的无规网状导热通路。和熔融共混相比，粉末法在较低填料含量下形成导热通路，热导率高。(2) 30wt.％氮化硼和氮化硅填充时复合塑料热导率达1.68 W／(m·K)和1.52W／(m·K)，具有高的电绝缘性及低介电常数和介电损耗，但力学性能下降。随填料粒径下降，复合塑料热导率升高；随聚乙烯粒径增加，热导率升高。在氮化物填料粒子中加入少量氧化镁晶须或氧化铝短纤维，热导率增加缓慢，而力学性能提高明显。(3)适宜的成型压力和时间有助于提高热导率及电学性能。适量偶联剂提高了氮化物和聚乙烯颗粒间相容性，减少了体系内空隙，热导率升高，介电性能和力学强度和韧性得到改善。(4)导热粒子增强UHMWPE具有高热导率、一定力学强度、卓越的电学性能及高冲击性能。和普通聚乙烯相比复合UHMWPE具有优异的导热能力，是低温场合理想的电子封装及基板材料。(5)氮化物填料对聚乙烯熔融温度基本没有明显影响，但对其结晶度有影响。常规热导率模型低估粉末法制备的复合塑料热导率，以下两个方程适宜描述该类复合塑料热导率：logk=logk_p+(logk_(V_m)-logk_p)·(V_f／V_m)~N及k_c~a=(1-V_f)k_m~a+V_f·k_f~a。
甄明晖[8]2007年在《MMT和Ekonol增强UHMWPE复合材料的制备及性能研究》文中认为近年来,随着油田开采进入注水开采期,油井中油管和抽油杆的偏磨现象日益严重。扶正器的使用是减缓管杆偏磨的有效途径之一,但随着采油条件的苛刻,常规所用的金属扶正器和尼龙扶正器已经不能满足使用要求,本文选用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为基体材料,纳米蒙脱石和聚苯酯为填料,分别增强UHMWPE,研究了一种高耐磨的新型扶正器材料。研究表明:干摩擦条件下,nano-MMT和Ekonol两种填料均能改善UHMWPE的摩擦磨损性能,其中,改善效果最佳的nano-MMT和Ekonol的含量分别为10%和20%,耐磨性较纯UHMWPE分别提高了356%和374%。与干摩擦相比,在油田污水条件下,UHMWPE复合材料磨损率明显增大,但和扶正器常用尼龙材料相比,UHMWPE复合材料仍表现出较低的摩擦系数和较高的耐磨性,其中,10%MMT-UHMWPE和20%Ekonol-UHMWPE复合材料的耐磨性比尼龙材料高出161%和241%。UHMWPE的表面硬度均随nano-MMT和Ekonol含量的提高而增加;在本文配方范围内,随着两种填料含量的增加,拉伸强度出现先增大后减小的现象,冲击强度则表现了一直下降趋势,但只要nano-MMT≤10%、Ekonol≤20%,复合材料仍然保持了UHMWPE基体较高的强度,不影响其作为工程结构件的使用要求。nano-MMT和Ekonol均提高了UHMWPE的结晶度和维卡软化温度,其中结晶度最大提高幅度分别为23%和21%,维卡软化温度最高分别提高10℃和12℃;此外,摩擦温度表明,两种填料均在一定程度上提高了UHMWPE的导热性。此外,UHMWPE基复合材料比尼龙扶正器材料具有较高的冲击强度和较小的吸水率,因此,在温度≤100℃的油井中,本文研究的UHMWPE基复合材料更能满足扶正器的使用要求。
曹建红[9]2003年在《微细滑石粉/聚丙烯复合材料的制备及结晶行为》文中研究说明聚合物具有密度小，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。
毛桂洁[10]2007年在《聚乙烯醇/淀粉/ZnO纳米复合材料的制备及性能研究》文中提出聚乙烯醇(PVA)是一种可完全生物降解的合成高分子材料,由PVA制成的薄膜具有许多优异的性能,能够满足许多行业对薄膜提出的各种各样的要求。本文针对PVA熔融挤出容易分解,加工难度大以及PVA降解速度慢的问题,在对PVA进行热塑改性的基础上通过熔融挤出法开展了环境友好的聚乙烯醇/淀粉/ZnO纳米复合材料的制备研究。为了改善PVA的加工性能,实现PVA薄膜的熔融挤出,本文首先通过差示扫描量热法(DSC)考察了不同增塑剂对PVA熔融性能的影响、通过DSC、热重分析(TG)和力学性能测试考察了甘油加入量对PVA熔融温度、结晶温度和力学性能的影响以及维生素E对PVA热稳定性的影响。结果表明:当单独以甘油为增塑剂时,增塑效果最好。PVA薄膜的拉伸强度随着甘油加入量的增加而降低,而PVA薄膜的断裂伸长率则随着甘油加入量的增加而增加。维生素E降低了PVA在100℃～180℃区间的失重率,提高了PVA的分解温度。最后确定维生素E的添加量为PVA质量的0.5%,甘油的最佳用量为30%,单螺杆挤出机的转速为25r/min。为进一步提高PVA材料的降解性能,制备了PVA/淀粉共混塑料。采用交联淀粉以降低材料的吸湿性,基于微波辐射固相合成技术研究开发出交联淀粉的制备工艺,确定了最佳反应条件为:微波功率270W,反应时间3min,叁偏磷酸钠与淀粉的摩尔比为0.05:1,淀粉与碳酸钠的摩尔比为30:1,含水量为8.06%。微波固相合成较传统淀粉乳液合成方法节省反应时间约500倍,且工艺过程无废水排放。在淀粉和PVA共混制成的薄膜中,随着淀粉用量的增加,PVA/淀粉薄膜的拉伸强度和断裂伸长率都有所下降,但在淀粉含量为25%时,薄膜的拉伸强度为17.05MPa,断裂伸长率为425.00%,仍能达到对包装薄膜力学性能的要求。为了提高纳米ZnO粉体在PVA基体中的分散性,对纳米ZnO粉体进行了表面包覆SiO_2改性,通过UV和粒径分析考察了分散剂种类、分散剂浓度、pH值、硅酸钠用量和中和时间对纳米ZnO在反应体系中分散性以及包膜后纳米ZnO平均粒径的影响,确定最佳包覆条件为:以聚丙烯酸钠为分散剂,聚丙烯酸钠浓度为1%,pH=9,硅酸钠用量为3%(以SiO_2/ZnO质量分数计),中和时间为1h。为了确定最佳的纳米ZnO加入量,根据上述制备PVA薄膜的最佳工艺条件,采用熔融挤出共混的方法制备了PVA/ZnO纳米复合材料。由复合材料的力学性能测试结果可知:在纳米ZnO含量为1%时,薄膜的拉伸强度明显提高,比纯PVA薄膜提高了20.27%;断裂伸长率在纳米ZnO含量为0.5%时最大,略高于纯PVA薄膜。纳米ZnO还提高了PVA的热稳定性、耐光老化性能以及PVA的结晶度,使PVA中产生了新的晶相。将PVA、淀粉和纳米ZnO共混后熔融挤出,纳米ZnO加入量为1%,当淀粉加入量为到30%时,PVA/淀粉/ ZnO纳米复合材料的拉伸强度为17.50MPa,断裂伸长率为406.25%,达到了对包装薄膜力学性能的要求。通过土埋降解实验和紫外光降解实验研究了PVA薄膜、PVA/starch薄膜以及PVA/starch/ZnO纳米复合材料的降解性能。土埋生物降解实验表明:聚乙烯醇/淀粉/ZnO纳米复合材料是可生物降解的。淀粉加入量越高,试样的降解速度也越快。降解时间为112d时,纯PVA膜的失重率为32.74%,淀粉加入量为10%、20%和30%的PVA/淀粉薄膜的失重率分别为37.51%、44.60%和55.32%。纳米ZnO对微生物的生长有轻微的抑制作用,当淀粉加入量为30%的薄膜中加入1%的纳米ZnO后,降解时间为112d时的失重率为52.68%,介于淀粉加入量为20%和30%的PVA/淀粉薄膜之间。紫外光降解实验表明:由于纳米ZnO的紫外屏蔽作用,辐照60d后,PVA/淀粉/ZnO纳米复合材料薄膜断裂伸长率保留率最高,为88%;PVA薄膜的断裂伸长率保留率最低,为73%。借助DSC研究了PVA/淀粉/ZnO纳米复合材料的非等温结晶动力学,结果表明:随降温速率增加,晶体的完善程度依次降低,结晶速率增加;在相同的降温速率下, PVA/淀粉共混薄膜的n值最小、t_(1/2最大、而结晶速率常数Z_c最小,晶体的完善程度最低,表明淀粉抑制了PVA的结晶,而纳米ZnO对PVA具有异相成核作用,提高了晶体的完善程度,使材料中PVA的结晶速率增加,从而使PVA/淀粉/ZnO纳米复合材料的结晶速率高于PVA/淀粉共混薄膜,提高了结晶度。纳米复合材料的非等温结晶动力学研究阐述了PVA结晶行为及材料性能的变化规律,对PVA产品工业化生产具有指导意义。
参考文献：
[1]. 超高分子量聚乙烯超细无机粉体填充、有机交联改性复合材料性能研究[D]. 谢晓芳. 北京化工大学. 2004
[2]. UHMWPE耐热降磨改性研究[D]. 陈涛. 武汉理工大学. 2005
[3]. 高性能超高分子量聚乙烯复合材料的制备与性能研究[D]. 苏荣锦. 湖南工业大学. 2012
[4]. 填料改性UHMWPE复合材料的机械性能研究[D]. 吴贺贺. 南京农业大学. 2011
[5]. 高韧聚氨酯及其复合材料相转变调控机理与性能研究[D]. 张春华. 西南大学. 2018
[6]. 玻璃微珠在塑料改性中的应用[D]. 马赟喆. 北京化工大学. 2009
[7]. 高导热绝缘高分子复合材料研究[D]. 周文英. 西北工业大学. 2007
[8]. MMT和Ekonol增强UHMWPE复合材料的制备及性能研究[D]. 甄明晖. 南京航空航天大学. 2007
[9]. 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
[10]. 聚乙烯醇/淀粉/ZnO纳米复合材料的制备及性能研究[D]. 毛桂洁. 哈尔滨工业大学. 2007
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