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基本信息

項(xiàng)目名稱：
高強(qiáng)度光致發(fā)光IPC復(fù)合材料的研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本工作通過(guò)口模拉伸等工藝，制備出高強(qiáng)度光致發(fā)光抗沖共聚聚丙烯（IPC）復(fù)合材料。經(jīng)測(cè)試，其拉伸強(qiáng)度得到大幅度提高，且具有良好的功能收縮特性和光致發(fā)光特性。另外，通過(guò)SEM和DSC對(duì)其亞微觀形態(tài)、熔融與結(jié)晶行為進(jìn)行了觀察與研究。
詳細(xì)介紹：
通用高分子材料的高性能化和功能化是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)之一?？箾_共聚聚丙烯（IPC）因其主鏈為C-C鍵，具有很高的理論彈性模量和拉伸強(qiáng)度，但實(shí)際材料的模量和強(qiáng)度僅為理論值的千分之一。本工作通過(guò)口模拉伸等工藝，制備出高強(qiáng)度光致發(fā)光抗沖共聚聚丙烯（IPC）復(fù)合材料，將通用高分子材料的高性能化和功能化于一身，在大幅度提高材料的拉伸性能的同時(shí)，賦予材料光致發(fā)光特性。 另外，本工作對(duì)其拉伸性能及功能收縮特性進(jìn)行了測(cè)試，對(duì)其亞微觀形態(tài)、熔融與結(jié)晶行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，隨著拉伸比（λ）的增大，拉伸強(qiáng)度和收縮率明顯提高，分別可達(dá)393.64MPa和95%。通過(guò)SEM形態(tài)觀察可知，隨著λ的提高，原纖輪廓逐漸清晰，直徑變小，纖維結(jié)構(gòu)愈加完善。結(jié)晶形態(tài)由球晶轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維狀晶，這是材料力學(xué)性能大幅度提高的根本原因。從DSC熔融曲線看出，λ越大，熔融峰面積越大，結(jié)晶度愈高。表明存在應(yīng)力誘導(dǎo)的結(jié)晶過(guò)程。此外，這種高強(qiáng)度的IPC復(fù)合材料的光致發(fā)光時(shí)間大于20h。

作品圖片

  • 高強(qiáng)度光致發(fā)光IPC復(fù)合材料的研究
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作品專業(yè)信息

撰寫(xiě)目的和基本思路

目的：通過(guò)口模拉伸工藝，制備高強(qiáng)度光致發(fā)光抗沖共聚聚丙烯（IPC）復(fù)合材料，并對(duì)其結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行研究，撰寫(xiě)相應(yīng)的論文。 基本思路：首先經(jīng)過(guò)單螺桿擠出機(jī)制得原絲，然后再通過(guò)口模拉伸工藝，制備出單絲，并對(duì)其結(jié)構(gòu)、性能進(jìn)行分析、表征。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

本作品集通用高分子材料的高性能化和功能化于一身，在大幅度提高材料的拉伸性能的同時(shí)，賦予材料光致發(fā)光特性。材料的拉伸強(qiáng)度提高19倍以上，遇熱具有功能收縮特性，且經(jīng)1000lx的光照射10min，20h后，肉眼可見(jiàn)。 另外，口模拉伸工藝使高模量材料的生產(chǎn)效率大大提高，并實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化操作。 以鋁酸鹽為主要成份的新型長(zhǎng)余輝光致發(fā)光材料具有優(yōu)異的耐光性和耐持久性，無(wú)毒無(wú)害，不具有任何放射性。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

該作品可吸收紫外光及各種可見(jiàn)光并于暗處發(fā)光，有非常高的拉伸強(qiáng)度，通常為絲狀，可應(yīng)用于指示、裝飾等領(lǐng)域。由于具有遇熱收縮的功能特性，也可用于建筑物安全門(mén)遇火災(zāi)自動(dòng)開(kāi)啟等。成本低廉，應(yīng)用廣泛，安全、環(huán)保、低碳、無(wú)污染，市場(chǎng)前景廣闊。

學(xué)術(shù)論文摘要

本工作通過(guò)口模拉伸等工藝，制備出高強(qiáng)度光致發(fā)光抗沖共聚聚丙烯（IPC）復(fù)合材料，并對(duì)其拉伸性能及功能收縮特性進(jìn)行了測(cè)試，對(duì)其亞微觀形態(tài)、熔融與結(jié)晶行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，隨著拉伸比（λ）的增大，拉伸強(qiáng)度和收縮率明顯提高，分別可達(dá)393.64MPa和95%。SEM形態(tài)觀察可知，隨著λ的提高，原纖輪廓逐漸清晰，直徑變小，纖維結(jié)構(gòu)愈加完善。結(jié)晶形態(tài)由球晶轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維狀晶，這是材料力學(xué)性能大幅度提高的根本原因。此外，這種高強(qiáng)度的IPC復(fù)合材料的光致發(fā)光時(shí)間大于20h。

獲獎(jiǎng)情況

無(wú)

鑒定結(jié)果

無(wú)

參考文獻(xiàn)

1 Taraiya A K, Mirza M S, Mohanraj J, et al. Production and properties of highly oriented polyoxymethylene by die-drawing[J]. Journal of Appplied Polymer Science, 2003, 88(2): 1268-1278 2 Mohanraj J, Barton D C, Sell G C, et al. The effect of strain rate on the die-drawing of polyoxymethylene at elevated temperatures[J]. Journal De Physique, 2006, 134(3): 1231-1237 3 Tan H S, Li L, Chen Z N, et al. Phase morphology and impact toughness of impact polypropylene copolymer [J]. Polymer, 2005, 46(10): 3522-3527. 4 譚洪生, 謝侃, 劉文華, 侯斌, 上官勇強(qiáng), 鄭強(qiáng). 抗沖共聚聚丙烯的結(jié)晶與相形態(tài)[J]. 高分子學(xué)報(bào), 2006, (12): 1106-1111 5 王瀾, 覃瑛瑛, 張旭峰. 塑料發(fā)光材料的研究[J]. 上海塑料, 2005, 03: 22-26 6 譚洪生, 李正民, 益小蘇. 口模拉伸高取向聚乙烯材料的研究[J]. 合成樹(shù)脂及塑料, 2007, 24(5): 69-71 7 Polec I, Hine P J, Bonner M J, Ward I M, Barton D C. Die drawn wood polymer composites. I. Mechanical properties[J]. Composites Science and Technology, 2010, 70: 45–52

同類課題研究水平概述

高分子自增強(qiáng)材料是近年來(lái)采用新的制備技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新材料,通過(guò)自增強(qiáng),材料的模量和強(qiáng)度得到大幅度提高,蠕變、硬度、沖擊韌性、化學(xué)穩(wěn)定性、熱膨脹、尺寸穩(wěn)定性及阻隔等性能也均有明顯的改進(jìn)。聚烯烴自增強(qiáng)材料以來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、性能優(yōu)異等優(yōu)勢(shì)成為研究的熱點(diǎn)。 目前,發(fā)達(dá)國(guó)家在這方面的研究主要致力于材料的研制和應(yīng)用。在材料研制方面，對(duì)于纖維和單絲來(lái)說(shuō),側(cè)重于完善材料的性能,如提高強(qiáng)度和蠕變性能。在應(yīng)用方面,除通用纖維外,特殊用途的纖維尚處開(kāi)發(fā)階段。至今已有用于體育用品和生物醫(yī)學(xué)等方面的嘗試,呈現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。 區(qū)域拉伸是高分子材料自增強(qiáng)的重要手段之一,因其能連續(xù)化操作、性能提高顯著而率先在先進(jìn)國(guó)家應(yīng)用于科研和生產(chǎn)。其中,擠出-輥拉伸工藝已投入工業(yè)應(yīng)用,但只限于單絲的生產(chǎn)?？谀?拉伸（die-drawing）工藝用于單絲、片材、棒材和管材的制備,目前仍處于開(kāi)發(fā)階段,管材的制備則代表該工藝的最新研究成果,由于殘余應(yīng)力和長(zhǎng)期蠕變性能有待于進(jìn)一步消除和改進(jìn),因而在邁向產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程中仍有許多工作要做。國(guó)內(nèi)目前擠出-輥拉伸工藝已用于工業(yè)生產(chǎn),口模-拉伸工藝的研究主要是山東理工大學(xué)材料學(xué)院教師譚洪生博士在聚乙烯方面的工作，至于口模-拉伸IPC材料及其光致發(fā)光材料未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。 目前，應(yīng)用于可見(jiàn)光顯示方面的材料主要有電致發(fā)光材料和光致發(fā)光材料，其中光致發(fā)光材料由于不需要特殊的激勵(lì)場(chǎng)而比電致發(fā)光材料具有一定的優(yōu)勢(shì)，特別是如果激發(fā)與發(fā)射光譜都落在可見(jiàn)光波段，當(dāng)黑暗降臨或突然照明斷電時(shí)，光致發(fā)光材料可以將原來(lái)蓄積的可見(jiàn)光激發(fā)能轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光發(fā)射，起到應(yīng)急顯示的作用。
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