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马来酸酐接枝SEBS 1901对PC/PBT共混物性能影响
&聚碳酸酯(PC)作为一种工程，其冲击强度高，耐蠕变性能好，具有良好的电绝缘性和尺寸稳定性。但由于PC的熔体黏度大，流动性、耐溶剂性以及耐磨性都较差，其应用受到限制。聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)是一种结晶性的热塑性塑料，结晶速度快，适合于高速成型，具有耐化学药品性、熔体流动性好等优点，但是缺口冲击强度较低。因此，将PC和PBT进行共混改性，可以优势互补。
&&& 为了获得高性能的PC/PBT共混物，国内外对PC/PBT共混物的增韧改性进行了大量的研究。氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物具有良好的可塑性和高弹性，本研究采用马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(马来酸酐接枝SEBS 1901)作为PC/PBT共混物的相容剂，研究其对PC/PBT共混物性能的影响。
&&& 1&试验部分
&&& PC，S3001R，日本三菱公司；PBT，M，长春人造树脂厂股份有限公司；马来酸酐接枝SEBS，1901，市售。
&&& 1.2&主要设备
&&& 双螺杆挤出机，SHJ-35，中国广达橡械厂；注塑机，HYF-600，宁波海鹰有限公司，微机控制电子万能材料试验机，WDT-5，深圳市凯强利机械有限公司；悬臂梁冲击试验机，ⅪU-2.75，承德试验机有限责任公司；扫描电子显微镜(SEM)，JSM%360LA，日本电子公司；平板流变仪，Physica MCR301，AntonPaar公司。
&&& 1.3&试样制备
&&& 将PC，PBT和增韧改性剂等按比例称量，经高速混合机混合后，加入双螺杆挤出机经熔融挤出、冷却、切粒，制得PC/PBT/马来酸酐接枝SEBS共混物的粒料，一区至五区温度分别为190，220，240，250，250℃，螺杆转速度120r/min，进料转速为110 r/min。
&&& 将所得粒料在100℃下干燥8 h后，采用注射成型法按工艺条件(射嘴温度、一区至三区温度分别为240，250，240，220℃，保压时间8 s，冷却时间20s，注射压力80MPa)制备标准测试样条，供性能测试用。
&&& 1.4&性能测试与结构表征
&&& 1.4.1&力学性能测试
&&& 悬臂梁缺口冲击强度按照GB 标准测试，试样尺寸4 mm &8 mm& 80 mm(V型缺口)；弯曲性能按GB 标准测试，试样尺寸为4 mm&10 mm&80 mm，测试速度2 mm/min；拉伸性能按GB/T 标准测试，试样工作面尺寸4mm&10mm，拉伸速度为50 mm/min。
&&& 1.4.2&结构表征
&&& (1)&SEM：将样品在液氮中冷冻脆断，将脆断断面真空镀金，在SEM上观察断面形貌特征并照相。
&&& (2)&动态力学测试：在Physica MCR301平板流变仪上进行动态力学分析，两平板间距离为1 mm，强迫扭摆频率为1 Hz，测试温度30～180℃，升温速率为5℃/min。
&&& (3)&流变性能测试：采用PhysicaMCR301平板流变仪上进行流变性能测试，用氮气进行保护，测试温度为240℃，剪切速率0.01～50.00 s-1，测试模式为旋转模式。
&&& 2&结果与讨论
&&& 2.1&马来酸酐接枝SEBS 1901对PC/PBT力学性能影响
&&& 根据前期试验结果，综合考虑PC/PBT共混物的力学性能、耐溶剂性和熔体流动性等因素，本试验选取PC/PBT(两者质量比70/30)作为研究基础，研究马来酸酐接枝SEBS用量对PC/PBT共混物力学性能的影响。
&&& 马来酸酐接枝SEBS用量对共混物常规力学性能的影响如图1所示。由图1(a)可见，未添加马来酸酐接枝SEBS时，共混物的缺口冲击强度较低，为7 kJ/m2。随着马来酸酐接枝SEBS用量的增加，共混物的缺口冲击强度明显提高，但马来酸酐接枝SEBS用量超过5%后共混物缺口冲击强度增加幅度较小。由图1(b)可见，随着马来酸酐接枝SEBS用量的增加，PC/PBT共混物的拉伸强度下降，断裂伸长率上升。由图1(c)可见，随着马来酸酐接枝SEBS用量的增加，PC/PBT共混物的弯曲强度和弯曲模量呈下降趋势，这主要是因为SEBS是弹性体，本身强度低于PC和PBT，符合弹性体增韧的一般规律。
&&& 综合分析图1可知，当马来酸酐接枝SEBS用量为5%时，共混物的缺口冲击强度为未添加马来酸酐接枝SEBS共混物的8倍，拉伸强度和弯曲强度略有降低，但仍保持相当高的水平。根据弹性体增韧原理，马来酸酐接枝SEBS可以作为应力集中体，诱发大量的银纹或剪切带而消耗能量，还能够起到终止银纹的作用，而不至于发展成破坏性的裂纹，因此对共混物起到良好增韧作用；另一方面，马来酸酐接枝SEBS中含有极性的马来酸酐基团，它能与PC/PBT共混物中PBT的端羟基反应，使得表面张力降低，界面粘结作用增强，起到增容作用，因此缺口冲击强度得到显著提高。当马来酸酐接枝SEBS用量超过5%时，随着马来酸酐接枝SEBS用量的增加，共混物的缺口冲击强度上升缓慢，而拉伸强度和弯曲强度下降显著。因此，在试验范围内，当马来酸酐接枝SEBS用量为5%时，PC/PBT共混物的综合性能最佳。
&&& 2.2&微观结构分析
&&& 为了进一步考察马来酸酐接枝SEBS对PC/PBT共混物性能的影响，采用SEM对PC/PBT及PC/PBT/马来酸酐接枝SEBS的微观形态结构进行观察(见图2)。
&&& 图2(a)为PC/PBT(质量比70/30)共混物的SEM照片。由图2(a)可见，其断裂面呈现层片状结构，整个断裂面较平整，这是因为当试样受到冲击能量作用时产生的裂纹在基体中快速扩展而形成的，属于脆性断裂且断裂过程中消耗的能量较少，因而冲击强度较低。图2(b)为PC/PBT(质量比70/30)共混物中加入质量分数5%马来酸酐接枝SEBS的SEM照片。由图2可见，断裂面留有橡胶粒子脱落时留下的孔洞，表明试样在断裂过程中发生了应力屈服。橡胶微粒在试样断裂过程中起到吸收能量阻止裂纹扩展的作用，此外在共混过程中马来酸酐接枝SEBS在热和剪切应力作用下，马来酸酐接枝SEBS的酸酐基团与PC/PBT共混物的端羟基发生化学反应，有利于弹性体在共混物中的细化与均匀分散，降低了界面张力，增强了界面粘结力，断裂过程中需要消耗较高的能量，因而表现为韧性断裂。
&&& 2.3&动态力学分析
&&& 图3(a)是PC/PBT/马来酸酐接枝SEBS(PC/PBT质量比为70/30)共混物储存模量与温度的关系曲线。从图3(a)中储存模量的变化曲线来看，随着温度的升高，共混物分子链链段运动能力不断增强，使得共混物的储存模量逐渐下降。此外，马来酸酐接枝SEBS中SEBS部分储存模量较低，能减弱共混物的的刚性，在玻璃化转变温度(Tg)之前，相同温度下随马来酸酐接枝SEBS用量的增加，共混物的储存模量逐渐降低。
&&& 图3(b)是PC/PBT/马来酸酐接枝SEBS(PC/PBT质量比为70/30)共混物损耗因子取正切(tan&)随温度变化的关系曲线。从图3(b)可以看出PC/PBT共混物出现2个松弛峰，其共混物的Tg分别为62，135℃，相对于PC的Tg (150℃)与PBT的Tg (45℃)而言，两者的Tg之差变小，表明PC与PBT有部分相容性，马来酸酐接枝SEBS加入后，共混物中PC的Tg向低温迁移，两者的Tg之差进一步减小，说明马来酸酐接枝SEBS的存在增加了界面间的结合强度，进而提高了共混物的相容性。
&&& 2.4&流变性能的研究
&&& 图4显示试验温度240℃的条件下PC，PC/PBT(质量比70/30)，PC/PBT/马来酸酐接枝SEBS[其中PC/PBT(质量比70/30)，马来酸酐接枝SEBS质量分数5%]共混物表观表观黏度随剪切速率的变化趋势。从图4可以看出，在试验范围内，纯PC的表观黏度随着剪切速率的增加而.降低，这是由于纯PC大分子链具有高刚性和大的空间位阻使其具有较高的熔体黏度，从而使分子链之间的滑移困难。当剪切速率增加时，分子链发生滑移变的相对容易，同时还沿着剪切方向规则排列，流动阻力减小，从而表现为随着剪切速率的增加，表观黏度下降。
&&& 当将PBT加入到PC中后，共混物的表观黏度明显低于纯PC基体，这是由于PBT本身分子链的柔顺性大，在高温下流动性好，因而PBT的加入降低了体系的流动阻力，提高了流动性，因此，PC/PBT共混物比纯PC的表观黏度低，流动性好。PC/PBT/马来酸酐接枝SEBS共混物与PC/PBT共混物相比，其表观黏度未有较大变化，表明马来酸酐接枝SEBS的加入在改善共混物冲击韧性的同时并未影响共混物良好的成型加工性能。
&&& 3&结论
&&& a)&一定用量的马来酸酐接枝SEBS1901能够较大幅度地提高共混物的缺口冲击强度和断裂伸长率，共混物的拉伸强度和弯曲强度呈现下降的趋势。当马来酸酐接枝SEBS的用量为5%时，PC/PBT共混物的综合性能最理想。
&&& b)&马来酸酐接枝SEBS加入后，共混物PC/PBT中PC的Tg向低温迁移，两者的Tg之差进一步减小，提高了共混物的相容性。
&&& c)&马来酸酐接枝SEBS在改善PC/PBT共混物冲击韧性的同时，对PC/PBT共混物的成型.加工性能并未产生不良影响。
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高分子合金膜的聚合物间相容性预测及表征
　第20卷第1期　2004年1月高分子材料科学与工程POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERING.20,No.1VolJan.2004高分子合金膜的聚合物间相容性预测及表征谷晓昱1,孙本惠2(1.北京化工大学材料科学与工程学院;2.北京化工大学52信箱,北京100029)Ξ摘要:聚合物材料合金化是改善膜性能,拓宽膜材料使用范围的一种有效手段。聚合物间的相容性是影响高分子合金分离膜结构与性能的重要因素。,拓宽膜材料选择范围以及改变膜结构的一条有效而简便的方法。其中聚合物间的相容性是影响高分子合金膜结构与性能的最主要的因素,因而预测和表征聚合物间相容性的手段就显得十分重要。1　聚合物间相容性的预测方法间溶度参数差值的增加,混合时将逐渐需要外部供给更多的能量,即体系的相容性变差。溶度参数值可以通过各种实验、计算方法确定[2],也可以通过查阅聚合物手册得到。影响聚合物溶度参数值的因素主要有:聚合物相对分子质量、聚合物官能团间的相互作用,分子链的立构规整性等。一般规律是溶度参数值越接近的聚合物之23??2间的相容性越好。例如?PVC=19.7J1????cm,23??21??23??2???PMMA=19J1??cm,?PAN=25.7J??cm,实在选择合金体系制备分离膜之前,需要对合金体系聚合物之间的相容性进行预测,有助于缩小“聚合物对”的选择范围,避免盲目性。文献中常用的预测高分子合金膜内聚合物间相容性的方法主要有以下几种。1.1　聚合物溶度参数原则[1]Hildebrand溶度参数原则为:?Hm=Vm(?1-?2)Υ1Υ22际证明PVC??PMMA合金体系的相容性确实优于PVC??PAN体系。这种方法有一定的适用性,但不是对所有体系都适用,有一些聚合物的溶度参数值接近,而实际相容性却较差;相反有些聚合物的溶度参数值相差虽然大,由于分子链间存在相互作用而提高了相容性。例如高以火亘等人发现SPS??PAN、SPS??PEKC和SPS??PSA合金体系的实际相容性与用溶度参数法预测的结果存在一定差异[3]。所以在进行预测之后一定要通过实验进行验证。1.2　混合焓变?Hm原则聚合物混合时熵变很小,趋于零,即
?Gm≈?Hm。所以可以用?Hm代替?Gm来进行相容其中:?Hm――混合热(J??mol);Vm――混合物23??2的总体积(cm3);?――溶度参数(J1????cm);―两组分的摩尔体积分数。Υ1,Υ2―从热力学角度考虑,?Hm→0时有利于自发相容过程的进行。所以从Hildebrand溶度参数原则公式中可以判断,溶度参数值接近或相等的合金体系有自发相容的趋势;随着聚合物Ξ收稿日期:;修订日期:　基金项目:中国石化集团公司基础研究基金资助项目　作者简介:谷晓昱(1972-),女,博士,讲师.6高分子材料科学与工程2004
年　性预测。聚合物共混时,只有放热才能够互容。Schneier将Gee提出适用于不同液体溶胀硫化橡胶的热焓变化公式应用于聚合物共混体系,推导出两相聚合物合金体系的混合焓计算式[4,5]:?Hm={x1M1Θ?2)21(?1-[相容;如果呈现S型曲线,表明两相聚合物完全不相容。[9]Singh等人在研究中发现PMMA??PVA体系中绝对粘度随组成呈线性关系;在PVC??PVA中呈非线性关系;而PMMA??PSt体系中则呈现S型曲线,表明三个体系的相容性依次]}21??2变差。于志辉等人[10]研究了PVDF??PAN合金体系在不同溶剂中的相容性,发现在DMF、DMAC和DMSO溶剂中均呈现非线性曲线,表明PVDF??PAN合金体系在这三种溶剂中都是部分相容体系。。何曼君[。,氢键作用最强的合金体系的相容性最好,不存在分子间相互作用的体系的相容性最差。2.3　显微镜法[12](1-x1)M1Θ(1-x2)M2Θ1+2式中:x――聚合物的摩尔质量分数;M――聚合物结构单元相对分子质量;Θ――聚合物密度1??23??2(g??cm3);?――聚合物的溶度参数(J??cm)。根据该式可以估算合金体系的相容性。以?Hm?Hm的临界值?Hm,cr为0.0419J??mol。?m均处于?Hm,cr,果?Hm,cr,系;如果?Hm?Hm,cr相交,则为部分相容体系。陆晓峰等人[6]用该原则对PEK??SPSF、PES??SPSF、PEK??PES三合金体系的预测结果表明,均为部分相容体系,只是相容的程度不同,实验结果与预测结果吻合。2　聚合物间相容性的表征方法2.1　共同溶剂法相差显微镜的分辨率可以达到1Λm,只要两相的折光指数存在微小差异就可以观察到不相容体系的分离形态。透射电镜的分辨率小于10nm,配以适当的染色技术,则可成为观察相这种方法通常被称做目测法。用同一种溶剂将两种聚合物溶解,配制成一定浓度的聚合物合金溶液。在一定温度下放置,如果此溶液可以长期稳定,不发生分层现象,则为相容体系;反之,放置一段时间后出现分层,则为不相容体系。这种方法表征的是一定聚合物浓度、聚合物配比、溶剂种类及铸膜液温度下聚合物间的相[7]容性。Zhao等人用共同溶剂法判断10%的尼区尺寸、形状和相界面最有力的工具。2.4　热分析及动态力学分析方法(Tg测定法)[12]这是最常使用的表征聚合物间相容性的方法。合金体系会出现三种Tg变化趋势。(假设二元合金体系中两种聚合物的Tg分别为Tg1)和Tg2(Tg1&Tg2)。(1)合金体系只出现一个Tg,而且Tg1&Tg&Tg2;这是完全相容体系;龙26??PAA在溶剂甲酸中聚合物间的相容性随组成的变化,发现当PAA含量在15%～35%时,可以得到澄清透明不分层的铸膜液,说明PAA含量在此范围内与尼龙26是相容的,超出(2)合金体系出现二个Tg,分别为Tg1和Tg2;这是完全不相容体系;(3)合金体系出现二个Tg(Tg1′),和Tg2′&Tg2′&Tg2;为部分相容体系。Tg1&Tg1′这个范围,铸膜液变浑浊,体系相容性变差。2.2　铸膜液粘度法[8]Kulozner等人的研究表明,溶液的粘度测定Tg的方法主要有示差扫描量热法(DSC)和动态粘弹谱(DMTA)。如果合金体系两种聚合物的Tg比较接近,或合金体系中一种聚合物的含量很少,或其中一种聚合物为结晶聚合物时,由于结晶使非晶区含量相对减少,这时使用Tg法判断相容性是有困难的。2.5　小角激光光散射法(LALLS)[13]可以揭示聚合物合金溶液的相容程度。在不同溶液浓度下,以粘度对聚合物的百分组成作图,如果成线性关系,表明聚合物之间达到了分子水平的完全相容;如果成非线性关系,则为部分　第1期谷晓昱等:
高分子合金膜的聚合物间相容性预测及表征7聚合物合金体系的不稳定相分离形成的相态是不规则的,相区尺寸在1Λm～100Λm,这种相态在空间有序分布,LALLS是研究这种结构的有利工具。2.6　小角中子散射法(SANS)[12]SANS法可以直接测定固态聚合物分子链的不相容。Al2Saigh利用此方法测定了PMA??PECH共混物的两相相互作用参数?23,Galin测定了聚苯乙烯2二甲基硅氧烷嵌段共聚物的[16]?23。昌庆龙等人测定PSt??PPO、PSF??PC两合金体系的?23均为负值,说明这两个聚合物合金体系在热力学上是相容体系。测定?23的方法还有熔点降低法、吸附探针法、两相共存曲线法、光学条件Η法、中子散射法、光散射法等。参考文献:[1]　B.J.Appl.Po.,5.[(SUN).(J.ofBei2U),.[2xuan).第二届全国膜过程学术报告均方末端距及均方回转半径。例如对PMMA??SAN合金体系,发现当SAN中丙烯腈含量为28.7%时,用SANS法测得合金体系中SAN的均方末端距与在稀溶液中无扰条件下的值相近,证明SAN是随意分散在PMMA中,属于热力学相容体系。而在PMMA??PMS合金体系中测得PMS的均方末端距比在稀溶液情况下的值大16倍,证明二者是不相容体系。2.7()[。因为异种聚合物之间存在较强的相互作用,导致有关基团的红外吸收谱带发生移动或峰形不对称加宽。但尚不能从其偏离程度相应地预测其相容程度,所以这种方法只可以定性研究聚合物间的相容性。从分子角度看,分子间如果产生特殊相互作用(例如氢键)才会产生相容,IR可以发现氢键的存在。Chung等人利用FT2IR测定了PBI??PA合金体系,根据纯PA膜和PBI??PA(80∶20)合金膜中羰基的伸缩振动,发现合金膜的波峰从1471cm-1移动到1730cm-1,表明在合金膜中存在着分子间氢键的相互作用。用热分析的方法也证实了此体系为部分相容体系。2.8　聚合物相互作用参数法[15]聚合物间的相互作用?23参数可以作为表征相容性的尺度。应用Flory2Huggins高分子浓溶液理论推导得到:(Υ?23=(?12Υ?1(2,3))??2+?13Υ3-2Υ3)式中:?12、?13、?1(2,3)――溶剂分子1与聚合物2,3及聚合物混合物(2,3)之间的相互作用参数;Υ――体积分数。目前只能通过间接手段测定聚合物的相互作用参数,例如徐和昌等人[15]通过反相气相色谱(IGC)可以测定出?12、?13、?1(2,3),即可以求出?23。当?23&0时,两种聚合物可以相容;否则就[14]文集(2ndSymposiumonMembranesandMem2braneProcesses),杭州(Hangzhou),1996:73.[4]　SchneierB,WuGJ.J.Appl.Polym.Sci.,1972,16:2343.[5]　SchneierB,WuGJ.J.Appl.Polym.Sci.,1972,17:3175.[6]　陆晓峰(LUXiao2feng),毛传钢(MAOChuan2guang).水处理技术(TechnologyofWater～200.Treatment),):197[7]　ZhaoXP,HuangRY.,J.Appl.Polym.Sci.,1990,41:2133.[8]　KuleznevVN,MelnikovaOL,KiykovaVD.Eur.Polym.J.,.[9]　SinghYP,SinghRP.Eur.Polym.J.,):535.[10]　于志辉(YUZhi2hui),钱英(QIANYing).膜科学与技术(MembraneScienceandTechnology),2000,20(5):10.[11]　何曼君(HEMan2jun).功能高分子学报(FunctionalPolymer),):247.[12]　姜胶东(JIANGJiao2dong).高分子通报(PolymerBulletin),.[13]　宋默(SONGMo).功能高分子学报(FunctionalPoly2mer),):55.[14]　ChungTS,ChenPN.Polym.Eng.Sci.,1990,30(1):1.[15]　徐和昌(XUHe2chang),徐坚(XUJian).中国塑料(ChinaPlastics),):66.[16]　昌庆龙(CHANGQing2long),王学松(WANGXue2song).第一届全国膜和膜过程学术报告会论文集(1stSymposiumonMembranesandMembraneProcesses),3.8高分子材料科学与工程2004
年　EVALUATIONANDCHARACTERIZATIONONCOMPATIBILITYOFPOLYMERSINPOLYMERALLOYMEMBRANE12GUXiao2yu,SUNBen2hui(1.CollegeofMaterialScience&Engineering,BeijingUniversityofChemicalT2.P.O.BOX52,BeijingUniversityofChemicalTechnology,Beijing100029,China)ABSTRACT:Polymeralloyprovidesaneffectiveandeasyapproachonmodifyingmembranesma2terialpropertiesandwideningmembranesapplications,becausethecompatibilityofpolymercom2poundsaffectboththestructureandperformanceofpolymeralloymembranessignificantly.Sev2eralevaluationmethodssuchaspolymersolutionparametersandheatof,andcharacteri2zationmethodsincludingsamesolvent,castingsolusity,DSCorDMTA,LALLS,SANS,IR,theinsoon,werediscussed.Keywords:b;comcompatibilitychar2acterization(上接第4页。continuedfromp.4)RESEARCHPROGRESSONFUNCTIONALDENDRIMERSINHOST-GUESTCHEMISTRY1,2134TANGXin2de,ZHANGQi2zhen,WANGDa2qing,ZHOUQi2feng(1.CollegeofChemistryandChemicalEngineering,ShandongUniversity,Jinan250100,C2.EnvironmentalMonitoringStationofJinanMilitaryRegion,Jinan250002,C3.AnalysisandTestCetreofShandongNormalUniversity,Jinan.CollegeofChemistryandMolecularEngineering,PekingUniversity,Beijing100871,China)ABSTRACT:Dendrimers,asperfectmonodispersemacromoleculeswitharegularandhighlybranchedthree2dimensionalarchitecturehavemanypossibleandpotentialapplications.Inhost2guestchemistrysiteisolationandcomplexationofguestmoleculesindendrimersaresignificant.Functionaldendrimersplayanessentialroleasphotoactive,redox,plexationofguestmoleculesindendrimersincludesinteractionontheterminalfunc2tionalgroups,interactiononthebranchesornearthecoreofdendrimers,functionalizationontheperipheryandmodificationoftheouterfunctionalities.Inthispaper,theresearchprogressonfunctionaldendrimerinhost2guestchemistryinrecentyearswereviewed.Someachievementsintheresearchareawassummarized.Finally,someviewonthefuturedevelopmentandapplicationoffunctionaldendrimersweresubmitted.Keywords:host2complexation
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　　淀粉来源广泛,品种繁多,成本低廉,可完全生物降解,是可再生的绿色资源。但由于淀粉自身存在着难以热加工的缺陷,影响了淀粉作为降解塑料的应用进程。因此研究淀粉的热塑化成为热点。淀粉的热塑化方法有多种,其中,通过外加增塑剂是比较经济的方法。本课题通过分子动力学模拟方法和红外分析、扭矩分析等实验方法,分别研究了醇对直链淀粉的增塑效果的影响、几种不同类型增塑剂对直链淀粉的增塑效果的影响以及增塑剂配比对直链淀粉的增塑效果的影响,研究结果表明: 　　　　(1)分子模拟软件MATERIALS STUDIO软件能模拟直链淀粉的结构,能证明直链淀粉之间存在氢键的作用。 　　　　(2)发现醇类增塑剂对直链淀粉的增塑存在如下的规律:增塑效果与醇类的碳原子数和羟基数有关。碳原子数越少,增塑能力越强;羟基数越多,增塑能力也越强。综合增塑能力排序为:乙二醇>丙三醇>乙醇>丙二醇>木糖醇。 　　　　(3)增塑剂与直链淀粉之间形成氢键的能力越强,形成的氢键越稳定,对直链淀粉的增塑能力越强;增塑剂在直链淀粉中的扩散能力越强,增塑剂越容易进入到淀粉分子之间,对直链淀粉的增塑效果越好。综合增塑能力排序为:三聚氰胺<PVA<DMSO<乙二醇<尿素。 　　　　(4)随着增塑剂含量的增加,对直链淀粉的增塑能力先增后减。三种配比尿素对淀粉的增塑能力关系为:30%>20%>40%。 　　　　(5) 通过分子动力学模拟得出的结果与实验方法得出的结论基本一致,因此可以用分子模拟的方法研究增塑剂对直链淀粉的增塑。
本文通过力学性能测试探讨了主增塑剂DOP、助增塑剂氯化石蜡(CP)、碳酸钙(CACO3)、炭黑(CB)、抗静电剂以及弹性体NBR用量等对PPVC树脂力学性能的影响。结果表明，在一定用量范围内，CP与DOP之间存在一定的协同增塑作用。通过对材料表面电阻的测试，对比了价格低廉的副产物炉黑(A)和导电炭黑(B)的抗静电性能，发现副产物炉黑也具有较好的抗静电效果。表面电阻随CB含量的增加存在逾渗转变，与CB的分散有关。混炼时间、弹性体以及CB种类均可影响CB分散而影响材料的抗静电性。自制复合抗静电剂S可明显地降低材料的表面电阻，具有室温下添加量小、平衡时间短、耐水洗的特点。通过STEPCYCLE和应力松弛实验研究了增塑剂含量、填料(CACO3、CB)以及弹性体NBR对体系网络结构的影响，发现增塑PVC网络可视为由分子链缠结所形成的主网络(真实的GAUSSIAN网络)与GAUSSIAN网络内分子链相互作用(范德华力)形成的次级网络组成。主网络极限伸长只取决于网络的缠结密度，回复应变(残余应变)与粘性力同次级网络有关。增塑剂、碳酸钙、炭黑和NBR对PVC的主网络和次级网络有不同影响，表现为网络极限伸长和模量的变化。
废旧塑料的循环利用有利于节约资源、减少环境污染.但由于单纯的废旧塑料再生料性能不高,限制了废旧塑料的应用,从而影响了废旧塑料的回收率.纤维增强废旧塑料基复合材料大大改善了废旧塑料的力学性能,拓展了废旧塑料的应用范围.鉴于纤维增强复合材料要求基体要有一定的韧性,该文首先研究了废旧pe和pp基体的共混增韧,获得在强度降低不大的情况下,增韧效果最好的共混组分的最佳共混比.然后着重研究了增强纤维的低温等离子体表面处理对增强纤维与基体间界面剪切强度的影响.最后研究了空间短纤维杂乱增强废旧塑料基复合材料的力学性能.
为了响应国家节能减排、绿色环保的可持续发展战略，降低农作物秸秆和废旧塑料焚烧对环境的污染，一种工业化应用的绿色环保型的植物纤维/废旧PP复合材料的开发成了新材料研究领域的热点之一。但是PP本身韧性较差，而回收PP中由于存在大量废弃纤维、助剂等杂质进一步增加了其脆性。因此，要使这一绿色环保复合材料能够获得广泛应用，就必须对其进行增韧改性。　　
本课题在前期研究的基础上，分析认为基体的脆性是影响整个复合材料脆性的最重要因素，因此如何提高基体的韧性成为本课题研究的重点。为此，首先探索了模压成型与注塑成型两种最常见的塑料成型方法及具体工艺参数对麦秸纤维/塑料复合材料性能的影响；其次运用已探索出的理想成型工艺开展了理想增韧剂的选择，重点比较了最有可能适合于本课题所研究植物纤维/废旧PP复合材料增韧的CPE与POE两种增韧剂；最后对所筛选增韧剂的增韧效果进行了进一步优化，并对最终制备的植物纤维/废旧PP复合材料的主要力学性能进行了表征。结果表明，注塑成型要优于模压成型，具体理想注塑成型工艺参数为：温度220℃、注塑压力70MPA、保压压力55MPA、保压时间40S；POE增韧回收PP的冲击韧性以及强度均优于CPE；使用MAH接枝POE之后可以进一步提高POE的增韧效果，继续在其中加入适量的纳米CACO3可以改善韧性但强度有所降低，综合比较各种因素最终选择选择以20％麦秸纤维、70％回收PP和10％新PP的复合材料作为增韧对象并在其中加入30％的MAH接枝POE增韧改性后复合材料的各项力学性能指标均能满足实际应用的要求。以上这些研究结果对于植物纤维/废旧塑料复合材料的产业化应用将具有重要的参考价值和推动作用。
鉴于纤维增强复合材料要求基体要有一定的韧性,首先研究了废旧PE和PP基体的共混增韧,获得在强度降低不大的情况下,增韧效果最好的共混组分的最佳共混比.然后着重研究了增强纤维的低温等离子体表面处理对增强纤维与基体间界面剪切强度的影响.证明了纤维的等离子体处理对纤维与基体的界面结合的提高作用;分析了纤维的等离子体处理增强界面结合的作用机理:一为提高了纤维表面的可浸润性,二为对纤维表面的刻蚀作用,增强了纤维的比表面积,同时增强了纤维与基体界面间的机械啮合作用;并得出了在相同处理参数(功率、真空度和工作气体)下等离子体处理时间为1~2分钟.最后研究了空间短纤维杂乱增强废旧塑料基复合材料的拉伸、冲击、弯曲等力学性能;分析了影响纤维增强废旧塑料基复合材料力学性能的因素;得出了空间短纤维杂乱增强废旧塑料基复合材料的综合力学性能大幅度提高的结论;并给出了空间短纤维杂乱增强废旧塑料基复合材料的制作工艺.
本文论述了淀粉基可降解塑料的分子模拟和改性研究。
淀粉基可降解塑料因为其环保、节能、来源广泛等特点已引起越来越多的重视和兴趣，但是目前开发的淀粉基可降解塑料在机械和耐水等性能上和传统塑料有一定的差距，因此对淀粉基可降解塑料的改性研究十分必要和有意义。目前对淀粉的改性研究主要包括：
（1）淀粉的化学改性。
（2）采用不同的小分子增塑剂塑化淀粉。
（3）与其它聚合物共混改性。
在前人实验研究的基础上，采用分子计算模拟的方法，分别研究了淀粉脱水葡萄糖单元的电荷分布和反应活性、不同取代度的乙酰化淀粉和不同种类的多元醇塑化淀粉的结构和能量性质以及淀粉和不同聚合物的相容性。计算结果表明:
(1) 脱水葡萄糖单元上的羟基氧原子受到亲电试剂攻击的反应活性为o2>o3>o6。
(2) 随着取代度的增加，乙酰化改性淀粉的内聚能密度(ced)降低。当取代度>2时，乙酰化淀粉的内聚能密度在塑料的范围，淀粉的热塑性得到改善。
(3) 对分别采用乙二醇、丙三醇、山梨醇塑化天然淀粉的计算结果表明相同质量比的条件下，c链越短的多元醇塑化效果越好，而它在淀粉中的扩散系数也越大。
采用flory－huggins理论计算的淀粉和丙三醇及不同聚合物的相容性结果表明，聚乙烯醇（pva）、乙烯－乙烯醇共聚物（evoh）和淀粉相容性较好，聚乙烯（pe）和淀粉相容性较差，而聚羟基乙酸（pga）、聚乙二醇（peg）、丙三醇、聚己内酯（pcl）介于它们之间。
最后，采用乙酰化淀粉为基体，丙三醇为增塑剂，通过和evoh共混来制备热塑性乙酰化淀粉/evoh复合材料，并对复合材料的力学性能和热性能进行了分析研究。试验结果表明，乙酰化淀粉的热塑性好于天然淀粉，丙三醇和淀粉部分互容而evoh和淀粉的相容性较好，这些和模拟的结果一致。随着evoh含量的增加，复合材料的力学性能和热稳定性得到提高，evoh和热塑性淀粉之间的作用增强，并且这种相互作用破坏了evoh的结晶。
本文针对工程应用迫切需要的塑料增容增韧改性剂，采用双螺杆挤出机进行马来酸酐接枝乙烯-1-辛烯共聚物(poe-g-mah)的反应挤出，并用其增韧尼龙6，制备pa6/poe-g-mah和pa6/poe-g-mah/poe等合金材料，同时试制以乙烯-醋酸乙烯酯(eva)为基材、氢氧化铝(al(oh)3)为阻燃剂、poe-g-mah为增容剂的三元复合无卤阻燃塑料。
对poe接枝mah的反应挤出产物进行纯化后，经过红外光谱和化学滴定分析，证明反应挤出使mah接枝到poe分子链上，形成poe-g-mah。在poe/mah/dcp体系中，dcp起到引发主导作用，mah转化成激发态mah二聚体也能引发poe大分子自由基。当mah含量不变，dcp含量增加使接枝率(gd)提高，融融指数(mi)下降。当dcp含量不变，随着mah含量增加，先使gd增大、mi减小，当mah含量增加到阈值2份左右时，基态mah引起激发态mah猝灭，相应的大分子自由基减少，从而再使gd下降、mi上升。而dcp含量较大时gd对mah含量变化的敏感性增大。mah含量为1-2份，dcp含量在o.1-0.2份时，poe-g-mah的gd和mi值较为适中。体系中分别加入苯乙烯或己内酰胺的第二单体均会降低poe-g-mah的gd，提高mi。
mah接枝使poe的相容性显著提高，以gd为1.42％的poe-g-mah对pa6增韧改性，其pa6/poe-g-mah(80/20)材料结构未见相分离，缺口冲击强度为109kj/m2，是纯尼龙的15倍，其吸水性显著降低。以poe和poe-g-mah的混合物作为增韧剂，当poe-g-mah含量上升至增韧剂的10-20％即增韧剂整体接枝率为0.14-0.28％时，pa6/增韧剂(80/20)体系相分离不明显，发生脆韧转变，材料冲击强度急剧增加，拉伸和弯曲性能变化较小。当poe-g-mah和epdm-g-mah分别与pa6共混，添加量均为20wt％时，pa6/poe-g-mah缺口冲击强度和拉伸强度均高于pa6/epdm-g-mah。
设计eva/poe-g-mah/al(oh)3(35/15/50)无卤阻燃体系，以2份mah、0.15份dcp反应挤出制备的poe-g-mah对该体系增容效果突出。
聚乙烯醇（pva）是一种无色、无毒、无腐蚀性、可生物降解的水溶性有机高分子，在包装和工农业领域有广泛应用。目前我国聚乙烯醇材料领域的研究非常热门，但在聚乙烯醇的耐水性改性方面、增塑性改性以及接枝改性方面还做得远远不够。常见的文献方法存在一定的问题，改性工艺复杂，可操作性差，或者引入原材料品种多，成本高，反应物污染大，不能适应生产需求和环境友好两方面的要求。因此，选择研究这一课题，旨在找到较为合理的方法对pva进行改性。首先希望提高pva的耐水性。同时，在其中加入适当的增塑剂以改善其力学性能等其它性能。此外，希望进行对聚乙烯醇进行丙烯酰氯接枝改性的研究，将活性双键接枝到聚乙烯醇上，使之具备可以用于紫外光固化的性能。对于这一课题的研究具有很高的工业生产和应用价值，有助于推动我国绿色环保功能型聚乙烯醇的自主发展；更具有深远的社会效益，绿色环保，利国利民。
用醛交联是改善聚乙烯醇薄膜耐水性的重要途径之一。本研究利用pva可以发生分子间的缩醛化交联，加入醛做交联剂发生反应，从而提高其耐水性。依据缩醛化反应的原理，通过严格控制反应条件，制备耐水性聚乙烯醇薄膜。制备的聚乙烯醇薄膜，通过粘度测试，ft-ir，拉伸测试等手段进行表征。
同时，针对pva薄膜的塑化，在制备过程中加入小分子增塑剂是改善聚乙烯醇薄膜加工性能的有效方法。加入一定的增塑剂，以改善其加工性能及力学性能。探讨了增塑剂加入对改性膜的影响及其最佳增塑条件。
最后，为进一步拓宽pva的应用领域，选择丙烯酰氯接枝改性，为pva接枝上具有光固化活性的双键结构。根据反应原理，探讨了接枝改性的反应条件和产物配比，得到了一种含有双键的改性pva，并对其紫外光固化性能进行了探讨。
结果表明：1．以聚乙烯醇1788水溶液为原料，戊二醛为交联剂，乙酸为催化剂，采用缩醛交联法制备了改性pva膜。成膜液合成条件为：pva17885wt%水溶液60ml，36%戊二醛溶液0．5ml，1mol/l乙酸2ml，在80℃下恒温反应43min。反应完成后用玻璃棒将成膜液均匀涂抹在聚四氟乙烯板上。室温干燥36小时。所得的成膜液粘度为285 mpa·s。耐水性比纯pva膜明显提高。
2．探索了以环状三羟甲基丙烷缩甲醛（ctf），对甲醛基苯乙烯基甲基吡啶硫酸甲酯盐（sbq）代替戊二醛用做交联剂的交联效果，还探索了通过光聚合反应使pva交联，但是效果不明显。尝试了以柠檬酸代替多元醇用作增塑剂，但是实验结果不理想，因为柠檬酸酸性很强，在反应过程过于剧烈，不利于涂膜液的合成。
加入多元醇增塑剂，塑化效果明显，韧性有很大提高；由于小分子增塑剂也参与交联反应，并没有严重的增塑剂析出现象。确定涂膜液合成配方中增塑剂丙三醇占体系7wt%。塑化效果明显，韧性比纯pva膜明显提高。
3．以聚乙烯醇1788的n-甲基吡咯烷酮溶液和丙烯酰氯为原料，采用接枝改性法制备了含有活性双键结构的改性pva。合成条件为：pva17881．1g，n-甲基吡咯烷酮30ml，丙烯酰氯2ml，在60℃下恒温反应2hr，用三乙胺中和反应副产物。反应结束后，将溶液倒入无水乙醇中超声震荡洗涤，析出沉淀、抽滤、洗涤，放入真空干燥箱内烘干，平衡后称重，测试接枝率。产物带有活性双键结构，可用于紫外光固化应用。
这三种此类具有优良耐水性、良好力学性能、具有紫外光固化反应活性的改性聚乙烯醇有望有更广泛的工业应用。
本论文合成了熔点在45～89℃之间、结晶度高、有良好的物化性能和机械性能、适用于低压片状模塑料物理增稠剂的结晶性不饱和聚酯树脂。研究表明，当结晶树脂质量百分含量为10﹪时，结晶树脂的增稠效果最好；而在结晶树脂的增稠过程中，存在溶胀、氢键和诱导结晶三种作用，其中溶胀和诱导结晶作用最为明显。该研究为lpmc生产工艺的制定提供了理论依据。
此外，本论文研究了lpmc的增稠体系，讨论了增稠剂用量对不饱和聚酯树脂增稠性能的影响。分析了增稠剂在增稠过程中的优缺点，最后决定采用联合增稠剂的方法，即将碱土金属氧化物或氢氧化物(一般用氧化镁)与结晶树脂联合增稠不饱和聚酯树脂体系。研究表明，联合增稠剂的增稠效果比单一增稠剂的增稠效果要好，更加符合低压模塑粘度和工业化生产低成本的要求。
论文还对纯不饱和聚酯树脂的几种单组分引发体系和复合引发体系进行了研究，结果表明：1，1-二(叔丁基过氧基)环己烷/叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯(质量比为80：20，总含量为树脂1﹪)复合引发体系能使树脂充分固化，在相同的成型温度下，使用该复合引发体系所得制品的表观性能高于单组分引发体系，而且制品具有良好的力学性能，是一种适于lpmc成型的中温固化引发体系。
本文中树脂糊的制备主要采用连续计量混合法。另外，为了保证结晶树脂的物理增稠作用，在制备lpmc片材时需要在一部分辊子上进行加热，这样颗粒状结晶树脂遇热熔化为液体状，从而与不饱和聚酯树脂混合均匀，同时也能降低树脂糊粘度以更好地浸渍纤维。收卷处，结晶树脂冷却结晶使树脂糊粘度上升到可模压的粘度，以达到增稠的目的。
塑料光纤有着石英光纤没有的优点:大尺寸、重量轻、容易制作、价格低廉、可塑性强、施工方便等,所以塑料光纤成为光纤入户过程中的首选材料.而为了与塑料光纤网相匹配,实现信号光的放大,就必须开发大口径的塑料光纤放大器.我们的课题"塑料光纤放大器"即是为迎合这个目的而提出的,它是在国家自然科学基金的支持下开展的.在该文我们首先介绍了塑料光纤放大器的光放大机理,然后详细地介绍了塑料光纤放大器的材料、掺若丹明b 塑料光纤预制棒的制作过程、塑料光纤放大器的拉丝工艺以及双包层光纤放大器的制作过程,最后对双包层塑料光纤放大器的一些性能进行了测试并给出了测试结果及分析.此外,该文还分析了双包层结构光纤放大器的泵浦吸收效率问题和增益特性.
淀粉基泡沫塑料是一种重要的生物降解材料.本文对淀粉进行了增塑、增韧、增强改性,并研究了淀粉的挤出发泡行为.本论文在淀粉塑化性能研究的基础上,采用部分凝胶化淀粉与纤维混合后,加入其余淀粉,由高速混合器混合分散纤维的方法,制备了分散效果较好的纤维增强淀粉体系,讨论了纤维含量对体系拉伸性能的影响;通过选用适当的增塑剂、适当牌号的PVA和合适的增塑工艺,实现了淀粉/PVA共混体系的热塑性加工,讨论了增塑剂、PVA、水分和己内酰胺等对淀粉/PVA体系的物理机械性能、热性能和生物降解性能的影响.在基础材料研究基础上,采用柠檬酸/碳酸钠、OBSH和AC发泡剂对淀粉、纤维增强淀粉和淀粉/PVA共混体系进行了挤出发泡研究,并就体系的发泡倍率和泡孔结构进行了研究.
本文结合塑料自身特点，主要针对荧光增白剂在塑料中实际应用情况和应用中的一些基本问题进行研究，找到其在塑料中应用的规律，从而更好地指导荧光增白剂的使用。
荧光增白剂自身的物理化学性质影响了其在塑料基体中的分散状态，进而影响了增白效果。通过使用透射电子显微、相差显微和粒度分布分析，对荧光增白剂ob和ob-1的结晶性能、微观形态及在pp中的分散状态进行了研究。结果表明：荧光增白剂在pp中的分散过程是团聚体破碎为凝聚体的过程。荧光增白剂在pp中一部分呈分子状态溶解于塑料基体中，另一部分以凝聚体或团聚体形式存在。
通过测色仪对注塑色板白度测试表征荧光增白剂的增白效果，研究了荧光增白剂在pp、abs、ldpe中增白效果的影响因素。研究表明，荧光增白剂在各塑料基体中添加量超过一定值时会析出团聚，降低了增白效果，这个过程通过相差显微观察和试样反射光谱曲线加以证实；对比了r型和a型两种tio2对荧光增白剂增白效果的影响，得出r型tio2较a型tio2降低了增白效果，试样白度提升率在abs和pp中分别降低了45.6％和26.4％；将荧光增白剂的母粒形式与粉体形式的增白效果进行对比，得出母粒添加法试样的白度比粉体添加法试样高5～10的结果。
通过紫外老化仪对荧光增白剂增白塑料试样的光老化性能进行了研究。对比老化前后试样的白度可知，荧光增白剂的加入降低了塑料的光老化性能，并且随着荧光增白剂用量的增加降低的幅度越大。
该论文以胶粉和通用塑料为原料,探讨了不同原料种类、加工工艺参数、橡塑比、交联体系、增容体系等对胶粉/塑料热塑性弹性体各种性能的影响,最终制成性能较好的动态硫化共混型热塑性弹性体.首先通过大量的探索性试验对是否对胶粉进行预处理两种不同的工艺流程的研究、确定了处埋后的工艺流程较好,然后比较了hdpe、ldpe、pvc和pp四种通用塑料与胶粉共混制备的热塑性弹性体的性能,结果表明:高密度聚乙烯与胶粉制备的热塑性弹性体的性能较好,因此塑料选用hdpe.在选定原料的基础上,该文主要研究了不同橡塑比、共混工艺条牛、交联体系、增容体系等对热塑性弹性体性能的影响,并通过红外光谱分析、差热分析、扫描电镜等测试手段对热塑性弹性体的微观表征进行了分析.结果表明:橡塑比为50/50;共混工艺条件选用共混温度170℃、共混时间7min、经过多次返炼后热塑性弹性体仍有较好的性能;交联体系选用s/dcp并用体系为宜,其中s的用量为0.6﹪,dcp用量0.8﹪;增容体系以eva增容效果较好,eva用量为7﹪.通过各种微观表征分析证明了在共混过程中各种反应的发生.
asa是pba-g-san与san树脂共混物的简称。pba-g-san是丙烯酸丁酯(ba)橡胶(pba)与苯乙烯(st)及丙烯腈(an)的接枝共聚物。asa树脂由于其橡胶分子链不含双键，故具有优异的抗热氧老化和抗老化变黄性能，其耐候性比abs高出10倍左右，是一种高性能塑料。本文用乳液接枝法合成pba含量大于50％的pba-g-san用作san树脂的增韧剂，研究了反应时间、引发剂种类及用量、乳化剂用量、功能单体种类和用量对接枝反应行为的影响；以pba-g-san增韧剂与san树脂共混制备asa树脂，研究增韧剂的接枝率、接枝单体的比率、g-san在pba-g-san中的百分比含量对增韧效果的影响以及asa树脂的结构与物理机械性能之间的关系，探讨pba-g-san对san的增韧机理以及asa的热性能。本研究对于指导asa的制备和满足市场对高性能塑料的要求具有重要的理论和现实意义。
通过系统研究反应条件对体系单体转化率、接枝率和接枝效率的影响，确立了pba-g-san的最优合成工艺，即在实验的第一阶段用乳液法合成pba中，确定ba用量为96％、功能单体m3用量为4％，乳化剂用量为4phr，用过硫酸钾引发聚合；在实验的第二阶段接枝聚合反应中，确定单体st/an的比为70/30，用0.8份bpo引发聚合。采用该优化工艺合成的pba-g-san的接枝率为18.0％，接枝效率为42.0％，pba含量为70％。ft-ir红外光谱分析表明pba分子链确已接枝上san支链。
采用引入功能单体m3的方法成功地提高pba-g-san的接枝率，合成出的pba-g-san对san有显著的增韧效果。所制备的asa在pba含量为20wt％时发生脆-韧转变；在pba含量为30wt％时，asa的缺口冲击强度达到最大值，为20.02kj/m2。sem分析表明，asa的增韧机理为橡胶粒子引发银纹空穴化直至诱导基体产生剪切屈服。dsc分析表明，在asa中，pba相的tg提高，san相的tg降低，并出现界面相的tg，说明以接枝共混法制备的asa树脂的两相具有较好的相容性，但不完全相容，符合橡胶增韧塑料对相容性的要求。
纤维增强塑料筋(frp)是一种新型复合材料，具有轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳等许多优点。能够很好的解决现在混凝土结构中钢筋锈蚀的问题。是较为理想的预应力材料。
本文结合北京市自然科学基金重点项目(805001)，北京市教委项目(km)，在国内外已有的研究成果的基础上，提出了体外预应力局部加固混凝土结构的加固概念。提出了加固距离的确定方法。通过塑性铰理论，推导了加固后梁的承载力计算公式。设计了五根不同加固距离的试验梁，对试验梁的受力过程、破坏形态、荷载—挠度曲线、纤维筋应力增量等进行了详细分析。对加固距离对加固效果的影响进行了详细的分析。对梁的承载力试验结果和理论计算结果进行比较。使用ansys有限元软件对梁进行了非线性分析。
试验结果表明，体外预应力cfrp筋局部加固法具有较好的加固效果，能够很好的提高梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载。加固距离增加的越大承载力提高越多，但是会相应的减小梁的挠度，加固距离越大，挠度减小的越多。合理的加固距离对梁的破坏形式影响很大。当加固距离较大时，梁虽然有很好的承载力，但是挠度太小，破坏形式为纤维筋拉断的突然破坏。加固距离太小则发挥不出frp筋的强度。通过ansys分析，试验结果和理论值比较吻合，塑性铰理论具有较高的计算精度。另外局部加固法还为加固连续梁提供一种新的思路。
钢丝缠绕增强塑料复合管(简称psp)是一种性能优良的新型复合管。它以高密度聚乙烯(hdpe)为基体，以高强度钢丝左右螺旋缠绕成型的网状骨架为增强体，采用高性能的粘结树脂层将钢丝网骨架与内外层高密度聚乙烯紧密地连接在一起。这种独特的结构不仅使psp集钢管的高强度与塑料管的耐腐蚀性两种优点于一体，还克服了金属板骨架增强塑料复合管易脱层等缺陷。psp管生产效率高，综合性能优越，具有广阔的应用前景。
目前，psp的生产厂家大多是按照经验及试验结果进行设计制造，对生产中出现的实际问题无法寻求科学上有利指导，严重制约着psp的发展。本文在高等学校博士学科点专项科研基金和国家教育部新世纪优秀人才支持计划的资助下，对psp短期和长期力学响应特性、长期外压稳定性以及psp接头端部鼓胀失效机理进行了系统深入的研究。本文的主要研究内容和取得的创新成果为：
(1)基于细观力学理论，建立外矩形内圆力学模型，预测psp单层板的弹性参数；针对psp的四层结构，建立考虑内外层钢丝缠绕角度差异引起psp扭转的结构力学模型，系统研究psp整体弹性特性。提出psp应力分析三维数值模拟方法，建立相应有限元分析模型。设计psp内压试验，试验测试结果、理论计算结果和有限元模拟结果吻合。研究全丝缠绕和半丝缠绕两种典型生产工艺对psp失效模式、扭矩变化的影响，分析钢丝缠绕角度对psp外表面应变的影响，提出生产中宜优先选用的制造工艺。
(2)采用hdpe样条进行拉伸蠕变试验，基于时间-温度-应力等效原理，提出psp基体材料的50a粘弹性本构方程；基于psp结构特征，考虑基体和粘结剂的粘弹性，提出psp线粘弹性力学分析模型，可用于psp长期寿命预测；设计psp内压粘弹性试验，试验测试结果和理论计算结果吻合。研究中得出的关于psp外表面应变和钢丝平均应力在50a内随时间变化的规律，钢丝体分比和缠绕角等因素对psp粘弹性行为影响的结论对psp的设计、运行具有重要指导意义。
(3)基于psp各层的线粘弹性本构关系，应用扁壳理论，提出简支边界条件下psp蠕变失稳临界压力分析模型，应用该模型计算得到psp不同时间下的临界失稳载荷，给出蠕变失稳临界压力的影响因素；设计搭建外压和真空试验装置，合理周密地设计试验内容、试验步骤和测试方法，得到psp在恒定外压作用下的失稳临界时间，试验测试结果和理论计算结果吻合。研究中得出的关于psp公称直径、钢丝一粘结树脂层厚度、hdpe层厚度、钢丝缠绕角、钢丝根数等设计参数与蠕变临界压力的关系对psp的稳定性设计和安全运行具有指导意义。 (4)提出psp接头应力分析模型，结合实际钢丝拉拔过程钢塑界面的失效判据，提出防止psp发生端部接头鼓胀失效所需接头临界长度的计算公式，解决工程中出现的psp接头端部鼓胀失效问题；设计钢丝拉拔和临界长度验证性试验，证明理论研究的合理性。通过钢丝一粘结树脂界面粘结强度试验，得到复合温度对psp界面粘结强度的影响，给出保证psp钢塑界面粘接的最优复合温度，这对保证psp产品质量有着重要意义。
本文从兼顾阻燃性和力学性能的角度出发，开发出一种能够满足实际使用需要的无卤阻燃abs工程塑料。
文章主要通过阻燃和增韧两方面来展开研究。
1．分别选用红磷和间苯二酚－双（磷酸二苯酯）（rdp）作为主要的阻燃剂对abs进行阻燃改性。针对abs自身成炭性差的问题，选用各种成炭剂、协效剂来提高材料的阻燃效果，并通过氧指数（oi）、热失重分析（tga）和垂直燃等测试方法分析研究了改性聚苯醚（mppo）在磷系阻燃体系中的协同阻燃作用，实验结果表明，mppo能够明显提高abs/rdp和abs/红磷母料体系的氧指数，但仅在rdp的作用下提高阻燃abs的成炭率。在abs/红磷母料（100/15）体系中加入30份mppo可使氧指数从23％提高到29％，垂直燃烧达到fv-1级；abs/rdp（100/15）阻燃体系加入20份mppo可使氧指数从22％提高到29％。
2．针对阻燃abs材料韧性下降的问题，对其进行增容增韧改性。首先采用各种相容剂来增加abs与mppo的相容性，abs/mppo共混物的冲击实验结果表明sma对abs与mppo具有一定的增容作用；其次，采用刚性、弹性粒子以及热塑性弹性体对阻燃材料进行增韧改性，结果表明sbs对阻燃abs材料的增韧效果最好，在abs/红磷母料/mppo（100/15/30）体系中添加25phr的sbs能够将悬臂梁冲击强度从13．85j/m提高到43．06j/m；在abs/rdp/mppo（100/15/20）体系中添加25phr的sbs能够将简支梁缺口冲击强度从2．73 kj/㎡提高到13．11 kj/㎡。此外sbs的添加对阻燃材料的氧指数没有影响，但延长了材料的垂直燃烧自熄时间。
生产上由于粘合剂使用不当导致陶瓷粉料干压成型工艺可加工性下降、生坯密度不均匀、钛酸锶环形压敏电阻器产品电性能(E10值、α值)合格率偏低,该文采用BP-05型PVA粘合剂进行试验,探讨了粘合剂对喷雾造粒粉料的含水率、显微形貌、粒度分布、干压成型性能以及最终产品电性能的影响机理.试验得出,在钛酸锶喷雾造粒陶瓷浆料中(固含量为62~65WT﹪),粘合剂最佳加入量为2.0WT﹪时造成粒料的含水率(0.2~0.5﹪)、造粒料粒度呈正态分布、显微形貌呈球形、可加工性提高,产品电性能合格率上升,试验结果对生产有较大的指导意义.另外,对于流延成型工艺,采用PVB粘合剂系统的浆料能制备显微形貌均匀、强度高的生坯.粘合剂是一种高分子聚合物,在喷雾干燥浆料中很难分散均匀,该论文选择LPR-323分散剂并调节其加入量来提高粘合剂在浆料中均匀性,使喷雾造粒浆料达到最佳性能,试验得出最佳加入量为1.0~1.2WT﹪,试验结果在生产中得到运用.同时讨论了浆料PH值、粒度对浆料分散效果的影响.该文也研究了分散剂在流延成型浆料中的作用,探讨了分散剂种类及加入量对浆料稳定性及生坯带显微形貌的影响,并得出加入量为0.6~1.0WT﹪的三油酸甘油酯分散效果最好.比较了二元组合分散剂与单一分散剂的分散效果,使用LPR-323与PEG二元组合分散剂比单独使用两者中任一分散剂分散效果都要好,从分散机理上探讨了分散效果好的原因.同时探讨了球磨时间对分散剂分散效果的影响,通过对不同球磨时间的浆料中分散剂红外光测试,发现球磨时间过长浆料中的分散剂发生降解,分散效果下降,浆料的粘度升高,喷雾造粒粉料的性能下降,影响最终产品的电性能.试验得出在工厂球磨条件下,最佳球磨时间为20~24H.增塑剂的加入能降低粘合剂的TG,使干压成型、流延成型性能提高,探讨了增塑剂的种类、增塑剂的加入方式(外加、内加增塑剂)、增塑剂加入量对生坯加工性能的影响,在流延成型中选择邻苯二甲酸二辛酯为内加增塑剂增塑PVB效果最佳,选择PEG为喷雾造粒浆料的内加增塑剂增塑PVA效果最好,并得出增塑剂最佳加入量为0.4~0.8WT﹪.选择乙二醇-醚为外加增塑剂增塑PVA效果最佳,最佳加入量为0.4~0.6WT﹪.添加增塑剂后,干压成型压力减小1/3,生坯的韧性得到提高.
该文首先对近十几年来聚氨酯硬泡塑料作为承载结构材料的研究现状及其一些主要品种作了详细述评,并对承载结构聚氨酯硬泡塑料材料制备技术的发展趋势作了展望.接着,该文系统介绍混杂增强聚氨酯复合硬质泡沫塑料的制备,详细分析其制备过程中的工艺问题,尤其是对增强剂的表面处理方法进行了细致的描述.以此为基础,该文继续研究纤维与粒子混杂增强聚氨酯复合硬泡塑料的物理机械性能,着重分析增强剂中sio和玻璃纤维含量以及纤维长度对其性能的影响,结果表明sio含量为20％玻璃纤维含量为7.8％时,所得样品的拉伸强度达到最佳.此外还比较玻璃纤维、尼龙-66纤维和pan基碳纤维的增强效果.结果表明3~5％含量碳纤维增强的聚氨酯复合硬泡塑料拉伸强度最优.另外,密度作为聚氨酯硬泡塑料性能的重要参数,该文系统介绍了其对聚氨酯硬泡塑料胞体尺寸、增强机理、压缩曲线及力学性能等方面的影响.最后,考虑到聚氨酯硬泡塑料是广泛应用的结构材料,该文还对其断裂力学行为进行了讨论.
该文提出了通过研究增容剂对简单共混物的增容效果来优选增容剂的研究思路.简单共混物的相容性表征主要采用了TEM、SEM、DSC及DMTA分析几种手段,通过共混物的微观相态结构和玻璃化转变温度及结晶度反映增容剂的增容效果.研究了端胺基液体丁腈橡胶和马来酸酐接枝聚丙烯(ATBN/MP)、MP和氯化聚丙烯(CPP)三种增容体系对NBR/PP TPV的增容效果,发现ATBN/MP是NBR/PP共混体系的一种优秀的增容剂,且当ATBN/MP用量为5PHR/10PHR时所制得的TPV的性能最佳.并在此实验基础上,系统研究了橡塑比对NBR/PP TPV性能的影响.研究了树脂硫化体系、过氧化物硫化体系对TPV的硫化效果,发现酚醛树脂硫化体系是TPV的比较理想的硫化体系,经其硫化的TPV力学性能、流动性能和耐油性能均优于其它硫化体系.该文对NBR/PP TPV的耐油性能、老化性能以及动态力学性能也进行了初步的研究和探讨,旨在制备出综合性能优秀的NBR/PP TPV.此外,该文还对NBR/PP TPV硬度偏高、弹性不够理想的技术难点进行了研究,选用DOP、聚酯、普通液体丁腈和油膏作为增塑剂,旨在降低TPV硬度、改善材料弹性的同时而对TPV的其它性能影响不大.
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