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首次在双转子连续混炼过程中引入超声场作用,利用自行设计的超声混炼加工一体化设备制备了高密度聚乙烯/硫酸钙(HDPE/CaSO4)复合材料.通过差示扫描量热(DSC)分析、旋转流变仪、扫描电子显微镜(SEM)、万能拉伸试验仪,研究了超声功率对于复合材料晶体结构、流变性能、分散相的分散程度以及力学性能的影响.研究发现,在超声功率为0W～ 180W的范围内,结晶度随超声功率的增加而增大,当超声功率为270W时,结晶度有降低;超声作用有效地改善了CaSO4颗粒的团聚现象,使其在HDPE基体中分布更加均匀,提高了HDPE/CaSO4复合材料的力学性能,当超声功率为180W时,其综合力学性能最优,拉伸强度、断裂强度及断裂伸长率分别提高了10.5％、21.7％、8.4％;超声作用有效地降低了HDPE/CaSO4复合材料的黏度,当超声功率为90W时,其黏度下降程度最大,超声场有效的改善了其加工性能.

关键词: 混炼 , 超声场 , 复合材料 , 高密度聚乙烯

叠片式密炼机转子结构对混合特性的影响

李果 , 谢林生 , 罗日萍 , 马玉录 , 陈欣 , 洪敏 , 叶云和

高分子材料科学与工程

利用自行设计的基于微分原理的叠片转子密炼机,对不同结构转子的混合特性进行了实验研究和理论分析.通过数值模拟的方法,对不同结构转子混炼流场特性和混合作用进行了理论分析;借助于混合实验,对不同结构转子的混合效果进行了评估和表征.研究结果表明,随着螺棱的螺旋角从21.7°减小到7.6°,混炼流场的拉伸作用变弱了,更少比例的物料经历高水平的累积解聚功和时间平均混合效率;同时,实验制得的环氧树脂/碳纳米管样品的拉伸强度从65.34MPa减小到62.82 MPa,断裂伸长率从5.74％减小到5.31％.螺棱的长短棱之比对混合指数几乎没有影响,对累积解聚功和时间平均混合效率影响较小;当螺棱长短棱之比为2∶1时,样品具有更高的拉伸强度65.42MPa和更高的断裂伸长率5.95％.

关键词: 密炼机 , 转子结构 , 数值模拟 , 混炼效果

双螺杆挤出机螺纹元件组解聚混合性能的建模及实验表征

林桦 , 吴桐 , 夏平 , 李果 , 谢林生 , 马玉录

高分子材料科学与工程

为研究同向啮合双螺杆挤出机螺纹元件组合解聚混合性能,文中采用POLYFLOW对双螺杆螺纹元件组三维等温模型进行有限元模拟,建立了描述螺纹元件组解聚能力与解聚效果的分散混合数学模型,并通过混合实验对该模型进行了验证.结果表明,平均解聚功能很好地量化螺纹元件组对共混物中附聚体颗粒的解聚效果,本文所建立的分散混合模型能直接描述混炼流场中螺纹元件组合数量和共混物中颗粒解聚效果之间的关系.

关键词: 螺纹元件组合 , 分散混合模型 , 平均解聚功 , POLYFLOW模拟

过硫酸铵改性炭黑通过胶乳混合法补强天然橡胶胶乳

刘琥 , 韩晶杰 , 谢林生 , 马玉录 , 吴驰飞

高分子材料科学与工程

用过硫酸铵水溶液改性炭黑,制备亲水性的炭黑悬浮液。通过红外光谱仪和热失重表征改性后炭黑表面含氧基团的变化。利用激光粒度分析仪、紫外可见分光光度计观察炭黑水溶液的分散性和分散稳定性,改性前后粒径由155.7nm降到114.2 nm。采用胶乳共混法制备改性炭黑/天然橡胶胶乳复合材料的性能明显增强,拉伸强度提高14.5%,撕裂强度提高56.5%。通过扫描电镜（SEM）观察发现,改性后的炭黑在橡胶基体中粒径小且分散均匀,与基体的界面结合力增强,炭黑的补强效果得到提高。

关键词: 过硫酸铵 , 改性炭黑 , 胶乳共混法 , 天然橡胶胶乳

水交换法制备低温可膨胀石墨的研究

卢亚云 , 谢林生 , 汤先文 , 马玉录

材料导报

采用一种新型的水交换法制备工艺,以天然石墨、高锰酸钾、浓硫酸为原料,制得了在160℃时即可发生膨胀的低温可膨胀石墨.采用热失重分析(TGA)、傅立叶转换红外光谱分析(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其结构进行了表征与分析.结果表明,通过水交换法使得插入石墨层间的主要物质为水,水在低温下瞬间汽化对石墨片层产生张力,导致石墨低温膨胀.因此,石墨发生膨胀时无有害小分子释放,对环境友好.

关键词: 石墨 , 低温可膨胀 , 膨胀石墨 , 水交换法

微波膨胀石墨薄片/聚氨酯纳米复合材料的制备及表征

叶云和 , 韩晶杰 , 马玉录 , 谢林生 , 罗日萍 , 洪敏

高分子材料科学与工程

通过改进的Hummers法制备了高氧化程度的氧化石墨(GO),再利用微波膨胀制备了石墨纳米薄片(wGO),并采用X射线能谱分析(EDS)、热重分析(TGA)、元素分析、红外分析对GO和wGO进行测试.结果表明,wGO中O含量较GO中明显减少,说明微波膨胀能还原GO,使其表面含氧基团减少;进一步采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)对wGO的结构和形貌进行表征,表明微波法使GO层间距增大,剥离效果明显.利用溶液法原位聚合制备了wGO/聚氨酯弹性体(TPU)纳米复合材料,扫描电镜(SEM)观测显示,wGO在TPU基体中有良好的分散性;当wGO的质量分数为3％时,拉伸强度提高了116.1％;当其质量分数为2％时,导热性能和导电性能分别提高了72.4％和6个数量级.wGO/TPU纳米复合材料的微相分离程度更高,在室温下有更高的储存模量.

关键词: 石墨薄片 , 微波膨胀 , 聚氨酯弹性体 , 纳米复合材料 , 微相分离

连续混炼过程比能耗分析

李建立 , 马玉录 , 谢林生 , 方程 , 龚树云

高分子材料科学与工程

将连续混炼过程的有效比能耗分为升温、混炼、脱挥和建压比能耗,并提出了计算各项的一种方法。用该方法对不同机型、不同规格、不同加工对象的连续混炼机的比能耗进行了分析。结果表明,在多数连续混炼过程中,升温比能耗在总有效比能耗中所占比例都较大,建压比能耗所占比例都很小;原料热物性是影响有效比能耗及其构成的根本因素;当原料和混炼产物质量确定时,连续混炼机的螺杆与机筒结构、螺杆直径、产量、混炼工艺等都会影响有效比能耗及其构成。

关键词: 连续混炼过程 , 有效比能耗 , 升温比能耗 , 混炼比能耗 , 脱挥比能耗 , 建压比能耗

一种利用挤出法分离废旧PP／PE混杂塑料的方法

吴张琪 , 谢林生 , 马玉录 , 刘琥 , 龚树云

高分子材料科学与工程

提出了一种特殊的分离螺杆结构及附属装置，用于分离熔点不同的塑料。通过正交试验的方法，以聚丙烯（PP）／高密度聚乙烯（HDPE）混合料为原料，以机头分离料的纯度和熔固产量比作为评价指标，对其分离能力和主要影响因素开展研究。研究结果表明，随机筒一、二段温度的升高，分离效果下降；转速则存在一个最佳值，大于或小于最佳值时分离效果都会下降；增大固相螺槽的压缩比可以在保持机头分离料纯度的情况下提高分离效率。

关键词: 塑料分离 , 螺杆 , 正交试验 , 高密度聚乙烯 , 聚丙烯

双转子连续混炼机制备再生胶的结构与性能

张国勋 , 谢林生 , 韩晶杰 , 马玉录

高分子材料科学与工程

双转子连续混炼机的熔融流场具有高剪切、强拉伸的作用,并且可以连续工作.文中依据机械力化学的原理,采用双转子连续混炼机对废旧胎面橡胶(WTR)进行脱硫活化实验,研究了转子转速、料筒温度、抗氧荆等对所得到的再生活化胶的凝胶含量、交联密度及二次硫化后橡胶的力学性能的影响,并采用GPC、NMR等测试手段对再生活化胶的分子量及分子结构进行了研究.结果表明,当转子转速为1000 r/min,料筒温度为100℃时,废旧胎面橡胶的脱硫活化效果最好.

关键词: 再生胶 , 拉伸剪切作用 , 胎面橡胶 , 脱硫