聚丙烯／多壁碳納米管復合材料的制備與性能研究

姚忠亮，曹寧寧，鄭玉嬰，邱尚長

（1．福建師范大學福清分校，福建福清350300；2．西安向陽航天材料股份有限公司，陜西西安710025；3．福州大學材料科學與工程學院，福建福州350108）

聚丙烯／多壁碳納米管復合材料的制備與性能研究

姚忠亮1，曹寧寧2，鄭玉嬰3＊，邱尚長3

（1．福建師范大學福清分校，福建福清350300；2．西安向陽航天材料股份有限公司，陜西西安710025；3．福州大學材料科學與工程學院，福建福州350108）

通過熔融擠出法制備了多壁碳納米管（MWCNTs）含量為1．0%～5．0%（質量分數，下同）的聚丙烯（PP）／MWCNTs復合材料，并對其熱穩定性、結晶性能、力學性能和電性能等進行了研究。結果表明，復合材料中MWCNTs以2種方式存在，一是MWCNTs存在于晶粒中，二是MWCNTs沿晶界分布，2種方式協同作用，改善了復合材料的力學性能、熱變形溫度和熔體流動速率；當MWCNTs含量為3．0%時，復合材料表現出電滲流行為；加入MWCNTs后，PP晶粒尺寸減小，晶粒明顯細化，隨著MWCNTs含量增加，晶粒尺寸進一步減小，但并未改變晶體結構；MWCNTs為PP的α晶成核劑，α晶熔融峰位置隨結晶溫度的升高而逐漸向高溫移動。

碳納米管；聚丙烯；復合材料；結晶形態；熔融行為

0 前言

自1991年碳納米管（CNTs）被發現［1］以來，就以其獨特的結構和性質成為現今科學研究的熱點之一。CNTs是由單層或多層碳原子形成的類石墨結構的六邊形網絡卷成的無縫、同軸中空的納米級管材。其中，結構由多層碳原子構成的同軸圓管被稱為MWCNTs。由于CNTs的碳原子間是通過強共價鍵結合，其結構為完整的碳網格，缺陷很少，強度可接近于碳碳鍵的強度。而且，碳納米管為中空的籠狀物并具有封閉的拓撲構型，可通過體積變化來呈現彈性，具有很優異的力學性能［2－3］。CNTs的強度和韌性極高，拉伸強度是鋼的100倍，而質量只有鋼的1／6，將其用作復合材料的增強體，可改善并優化材料的內部結構。CNTs還具有優良的導熱和導電性能［4－7］。基于上述性能優勢，CNTs在提高材料力學性能的同時，還可顯著改善材料的熱、電等性能［8－9］。此外，由于CNTs低的添加量和納米級尺寸，其非常適用于塑料件的成型加工，在聚合物復合材料領域呈現出了廣闊的應用前景。

PP作為一種廣泛應用于注射成型制品、薄膜和擠出成型制品等的熱塑性塑料，具有原料易得、價格低廉、耐腐蝕、較高的拉伸強度和剛性以及無毒、無味等特點?；谏鲜鰞瀯荩壳癙P已在汽車、電器、日用品等領域得到了廣泛的應用，并向其他熱塑性塑料、工程塑料等應用領域不斷擴展，逐漸發展成為五大通用塑料中需求增長最快的品種。但是，模量低、熱變形溫度低、易老化、電絕緣性以及熔體黏度較大加工成型性差等缺點極大地限制了PP在高附加值產品領域中的應用［1014］。因此對PP進行改性，擴大其應用范圍受到了學術界以及產業界的廣泛關注［15－18］。

本文通過熔融擠出法制備了PP／MWCNTs復合材料，并對該復合材料的力學性能和電性能進行研究；采用熱變形維卡軟化點溫度測定儀和熔體流動速率儀考察了復合材料熱變形溫度以及熔體流動性；同時，通過偏光顯微鏡、X射線衍射儀以及熱分析儀分別分析了MWCNTs對PP的晶體尺寸與結構、結晶后的熔融行為與熱穩定性的影響。

1 實驗部分

1．1 主要原料

PP，T30s，工業級，福建聯合石油化工有限公司；

MWCNTs，L－MWNT－1020，管徑為10～20nm，長度為5～15μm，比表面積為40～300m2／g，純度≥95%，深圳納米港有限公司。

1．2 主要設備及儀器

高速混合機，SHR－5A，張家港市輕工機械廠；

雙螺桿擠出機，SJSH－30，螺桿長徑比45∶1，螺桿轉速500r／min，石家莊市星爍實業公司；

注塑機，SZ－550NB，寧波塑料機械總廠；

電子萬能試驗機，CMT6104，美特斯工業系統（中國）有限公司；

缺口制樣機，XQZ－1，承德市金建檢測儀器有限公司；

電子簡支梁沖擊試驗機，XJJD－5，承德市金建檢測儀器有限公司；

熱變形維卡軟化點溫度測定儀，XRW－300，承德市金建檢測儀器有限公司；

熔體流動速率儀，XNR－400，承德市金建檢測儀器有限公司；

高阻儀，ZC－36，上海儀表廠；

四探針測試儀，SDY－4，廣州半導體材料研究所；

X射線衍射儀（XRD），D／max－3C，日本理學公司；

差示掃描量熱儀、同步熱分析儀，Diamond，美國Perkin－Elmer公司；

偏光顯微鏡（PLM），XP－201，江南光電（集團）股份有限公司；

場發射掃描電子顯微鏡（FE－SEM），Nova NanoSEM 230，美國FEI公司。

1．3 樣品制備

按照MWCNTs的含量分別為0、1．0%、2．0%、3．0%、4．0%和5．0%的配比稱量PP和MWCNTs，并放入高速混合機中攪拌均勻，隨后經雙螺桿擠出機熔融擠出造粒，所得粒料置于70℃烘箱中干燥24h；雙螺桿擠出機Ⅰ～Ⅵ段及噴嘴溫度分別為175、190、210、210、210、195℃和185℃；采用注塑法制備各性能測試樣條，注塑從加料口至噴嘴的溫度分別設定為：190、200、210、195℃，注射壓力為30MPa，注射時間為2s，保壓壓力為18MPa，保壓時間為6s。

1．4 性能測試與結構表征

復合材料的力學性能測試：試樣狀態和試驗環境按GB／T 2918—1998標準設定：拉伸強度按GB／T 1040—1992進行測試，拉伸速率為50mm／min，測試溫度為23℃，試驗結果取5個有效試樣的平均值；彎曲強度按GB／T 9341—2000進行測試，試驗速率為1mm／min，其中彎曲強度為規定撓度時的彎曲強度；簡支梁缺口沖擊強度按GB／T 1043．1—2008進行測試，試樣類型為Ⅰ型，缺口類型為A型，擺錘沖擊沖擊速率為3．5m／s，極限偏差為±10%；

熱變形溫度按GB／T 1634．1—2004進行測試，試樣尺寸：80mm×10mm×4mm；試驗方法：平放，B法；

熔體流動速率按GB／T 3692—2000進行測試，測試溫度230℃，負荷2．16kg；

室溫電性能按GB／T 15738—2008進行測試，將1mm厚的模壓片材裁剪成80mm×80mm的方形材料供電性能測試使用；當室溫電阻高于103Ω時采用ZC－36型高阻進行測試，低于103Ω時采用SDY－4型四探針測試儀進行測試；

PLM分析：取少量純PP及復合材料分別放于載玻片和蓋玻間，置于220℃的熱臺上保持7min，迅速將其轉移到設定溫度130℃的油浴中，恒溫結晶2h后冷卻到室溫，觀察基體及界面的結晶形態；

FE－SEM分析：拉伸樣品斷面進行濺射鉑金處理，濺射時間20s，對斷面進行觀察；

XRD分析：室溫，Cu靶Kα射線，λ＝0．154nm，管電壓40kV，管電流20mA，掃描角度10°～30°，掃描速率2（°）／min，掃描步長0．02°；

等溫結晶的熔融行為測試：將樣品4～10mg以200℃／min迅速升溫到210℃，保持5min以消除熱歷史；然后以100℃／min快速降溫到結晶溫度，保持45min等溫結晶，接著以100℃／min降至70℃；最后以10℃／min升溫到200℃，記錄升溫熔融曲線；

熱失重分析（TG）：氬氣氣氛，升溫速率10℃／min，升溫范圍：20～700℃，利用同步熱分析進行TG分析。

2 結果與討論

2．1 PP／MWCNTs復合材料的力學性能

MWCNTs作為復合材料理想的增強性填料，其高達1．8TPa的彈性模量可顯著改善復合材料的強度［19］。在結晶聚合物改性領域，MWCNTs主要以2種方式存在于復合材料中，一是MWCNTs存在于晶粒中；二是MWCNTs沿晶界分布［20］。上述2種分布方式均有利于改善復合材料的力學性能，其機理在于晶粒中的MWCNTs可有效地傳遞載荷，而晶界上的MWCNTs可有效地抑制晶粒的生長。表1為不同MWCNTs含量下PP復合材料的力學性能數據。由數據可知，當MWCNTs含量為1．0%時，所得PP復合材料的拉伸強度最高，繼續增加MWCNTs含量，其拉伸強度反而下降。這是因為，當MWCNTs含量較低時，其可在PP基體中得到較好的分散效果，當復合材料受到外力作用時，均勻分散的MWCNTs可通過中空部分的塌陷吸收能量，從而消耗掉作用于材料本身的能量，對PP起到明顯的增強作用；隨著MWCNTs含量的進一步增加，在制備時難以保證PP基體充分滲入并浸潤全部碳管表面，易產生團聚并導致局部缺膠，進而使得復合材料的力學性能下降。綜上分析可得，少量MWCNTs的添加可對PP起到增強效果，而當其過量時則會產生局部聚積，從而削弱了這種增強效果。但是從所得數據發現，即使存在團聚體的削弱作用，過量的MWCNTs填充的PP復合材料的拉伸強度數據仍然高于純PP，進而說明MWCNTs對PP的增強作用明顯。

表1 PP及PP／MWCNTs復合材料的力學性能Tab．1 Mechanical properties of pure PP and PP／MWCNTs composites

由復合材料彎曲性能數據可得，當MWCNTs含量為2%時，復合材料的彎曲強度達到最高值34．4MPa，較純PP提高了34%。當MWCNTs含量進一步增加時，彎曲強度增加的幅度減小。PP／MWCNTs復合材料彎曲性能的改善，可能是因為MWCNTs分散在PP基體中，與PP分子鏈間相互纏繞，限制了其的相對滑移，從而使得復合材料的彎曲強度和彎曲模量均呈上升趨勢［4，6，14］。但是，當MWCNTs濃度過高后，其以一種雜質的形式存在于復合材料中，與PP基體間存在微觀分層現象使得復合材料無法形成有機整體，進而使得PP復合材料彎曲性能的改善幅度減小。

觀察復合材料的沖擊強度數據可以發現，MWCNTs的加入降低了PP的沖擊強度，歸其原因主要有以下2方面，一是作為分散相的MWCNTs在PP基體受到沖擊時，不能終止裂紋或產生銀紋吸收沖擊能，二是MWCNTs在提高PP剛度的同時，犧牲了基體材料的韌性，使得PP材料變脆，易于產生脆性斷裂［7，8，18］。

2．2 PP／MWCNTs復合材料熱變形溫度

熱變形溫度是表達被測物的受熱與變形之間關系的參數，測試時對高分子材料或聚合物施加一定的負荷，以一定的速度升溫，當達到規定形變時所對應的溫度。該參數可作為衡量高分子材料或聚合物耐熱性能優劣的一種量度。如圖1所示，添加MWCNTs后，PP的熱變形溫度提高。當MWCNTs含量為2%時，復合材料的熱變溫度最高，為105．5℃。MWCNTs的石墨片層結構決定了其具有良好的熱穩定性，加入聚合物基體中，可以提高聚合物的熱穩定性。同時，在材料受到彎曲應力時，MWCNTs可以為基體分擔部分外界負荷，并阻礙PP大分子鏈的運動，進而提高了復合材料的熱變形溫度［10，14］。

2．3 PP／MWCNTs復合材料的熔體流動速率

熔體流動速率是一個選擇塑料加工材料和牌號的重要參考依據，能使選用的原材料更好地適應加工工藝的要求，使制品在成型可靠性和品質方面有所提高。如圖2所示，MWCNTs的加入，提高了PP材料的熔體流動速率，當MWCNTs含量為1%時，復合材料的熔體流動速率最高，而當MWCNTs含量進一步增加時，材料的熔體流動速率反而下降。這可能是因為，少量的MWCNTs起到了降低熔體黏度的作用，材料的熔體流動速率增加；而較多的MWCNTs阻礙了聚合物的流動，一部分抵消了MWCNTs降低材料黏度的作用，最終使得PP材料的熔體流動速率有所降低［10］。

圖1 不同MWCNTs含量對PP熱變形溫度的影響Fig．1 Effect of different MWCNTs content on heat distortion temperature of PP

圖2 MWCNTs含量對PP熔體流動速率的影響Fig．2 Effect of different MWCNTs content on melt flow rating of PP

2．4 PP／MWCNTs復合材料的電性能

對于復合材料，MWCNTs優異的電學性質可顯著地改變聚合物基體的導電性能，并且由于具有很大的比表面積及長徑比，因此在含量較低的情況下，MWCNTs增強聚合物基復合材料就可獲得良好的導電性能。如圖3所示，隨著MWCNTs含量的增加，PP材料的體積電阻率（ρv）隨之降低；當MWCNTs含量為3%時，ρv急劇下降，發生了一個突變，此時的lgρv變化了3．776，相比純PP的15．12下降了近12個數量級。因此可推斷，MWCNTs含量為3．0%時為PP／MWCNTs復合材料的導電逾滲閾值。隨著MWCNTs含量進一步增加，復合材料的ρv又趨于平緩。造成上述現象的主要原因為：當MWCNTs含量較低時，相鄰的MWCNTs之間距離較大，電子在復合體系中移動時仍會遇到絕緣的聚合物基體，因而ρv較高。當MWCNTs含量增加時，MWCNTs之間的距離減小，MWCNTs相互接觸，通過電子躍遷形成了連續的導電通路或導電網絡，因而ρv急劇下降，即達到滲濾閥值。而超過滲濾閾值后，由于導電網絡的基本形成，復合材料ρv達到平衡，導電復合體系的ρv變化又趨于平緩［19－20］。

圖3 MWCNTs含量對PP體積電阻率的影響Fig．3 Effect of different MWCNTs content on volume resistivity of PP

2．5 PP／MWCNTs復合材料的結晶形態與微觀形貌

PP作為一種結晶性高分子，其結晶結構、形態以及結晶度將直接影響PP材料的最終的力學性能。如圖4所示，PLM照片中PP球晶尺寸較大且邊界清晰，結晶度較高［21］。加入MWCNTs后，PP球晶的晶粒尺寸減小，晶粒明顯細化，當MWCNTs含量增加時，晶粒的尺寸有進一步減小的趨勢。MWCNTs在結晶過程中作為PP結晶結構中的晶核，減小了PP成核結晶的界面能，促進PP鏈段以該晶核為中心開始結晶，加快熔體PP無定形分子線團向結晶PP的具有穩定作用的螺旋結構轉變，并對螺旋結構具有穩定作用，加快了PP的成核速率。由于異相成核作用，成核中心增多，球晶生長空間變小，當晶體生長遇到另一晶體時即停止結晶，使得PP內部形成緊密化、細微化的球晶。球晶大小和分布明顯改善，球晶排列緊密。晶粒被細化成小晶粒，理論上應該有利于復合材料韌性的增加，然而結合力學性能測試結果分析發現，加入MWCNTs后，PP材料的沖擊強度降低，其原因在于MWCNTs與基體PP間的相容性較差，在制備時PP難以有效滲入并浸潤全部碳管表面，致使MWCNTs易于在基體中團聚產生應力集中點，造成復合材料結構上的缺陷，進而使得復合材料的沖擊強度降低。從PLM照片中還可進一步觀察到MWCNTs在PP基體中的分散情況，隨著MWCNTs添加量的增加，其在PP中的團聚狀況愈發明顯［5，17］。此外，為更好地了解MWCNTs在PP中的分散狀況，特對不同MWCNTs含量下PP復合材料的斷面形貌進行了FE－SEM測試，所得結果如圖5所示?？梢暂^為明顯地看到當MWCNTs含量較低時，復合材料中MWCNTs分布均勻，未出現纏結現象；而隨著MWCNTs添加量的增加，其在PP基體中出現了團聚的趨勢，與PLM照片所得結果基本一致。

圖4 MWCNTs含量對PP結晶形態的影響Fig．4 Effect of different MWCNTs content on the crystal shape of PP

圖5 添加不同含量MWCNTs時PP復合材料斷面的FE－SEM照片Fig．5 FE－SEM cross－sectional micrographs of pure PP and its composites with different content of MWCNTs

2．6 PP／MWCNTs復合材料的XRD分析

MWCNTs的引入不僅會影響復合體系中PP基體的結晶形貌，還可能會影響到PP基體最終的結晶構型。圖6所示是通過XRD譜圖考察了不同MWCNTs添加量對PP結晶構型的影響。在2θ為14．1°、16．9°、18．6°、21．1°、21．8°以及25．3°處的衍射峰對應于PP結晶α晶相的（110）、（040）、（130）、（111）和（131）晶面的衍射［22］，而2θ為16．12°處的衍射峰對應的是PP結晶β晶相的（300）晶面的衍射。從純PP的XRD譜圖上，并未觀察到（300）晶面的衍射峰，表明本文所采用的PP主要結晶形態為α晶型。而加入MWCNTs后，PP結晶的特征衍射峰的位置基本保持不變，而且沒有新的結晶峰的出現，進一步說明MWCNTs的加入并未改變PP的晶型結構［17］。

2．7 復合材料在不同溫度下結晶后的熔融行為

圖7為純PP和MWCNTs含量為1%的復合材料在不同溫度下結晶后的熔融曲線。從圖中可較為清晰地觀察到，純PP熔融曲線中有2個熔融峰，第一個峰出現在約151～153℃的位置［圖7（a）中箭頭所示］，記為熔融峰Ⅰ。第二個峰出現在約165℃的位置，記為熔融峰Ⅱ。據相關文獻報道［23］，熔融峰Ⅰ對應β晶型的熔融峰，熔融峰Ⅱ對應α晶型的熔融峰；加入MWCNTs后，β晶型的熔融峰消失，表明MWCNTs抑制了β晶的形成，結合XRD分析，進一步證明MWCNTs為PP的α晶成核劑［17，22］。將不同結晶溫度下的熔融峰位置列于表2，從中可知，純PP的α晶熔融峰位置幾乎與結晶溫度無關，而PP／MWCNTs的α晶熔融峰位置隨結晶溫度的升高而逐漸升高，故結晶溫度影響PP／MWCNTs復合材料的熔融行為，這可能與MWCNTs與PP分子鏈間的相互作用有關［17，22，24］。

表2 PP與PP／MWCNTs復合材料等溫結晶的熔點Tab．2 Melting points of pure PP and PP／MWCNTs composite after isothermal crystallization at various temperatures

圖7 PP與PP／MWCNTs復合材料在不同結晶溫度下的熔融曲線Fig．7 Melting curves of pure PP and PP／MWCNTs composite crystallized at different temperatures

圖8 PP與PP／MWCNTs復合材料的TG曲線Fig．8 TG curves of pure PP and PP／MWCNTs composite

2．8 PP／MWCNTs復合材料的TG分析

圖8為純PP和MWCNTs含量為1%復合材料的TG曲線，從該曲線中可大致得出純PP和復合材料的熱分解速率最大時所對應的溫度分別約為430℃和457℃。PP的熱分解主要是由C—C主鏈受熱斷鍵引起，并在斷鍵處伴隨有氫的轉移。添加了MWCNTs后，PP的熱分解溫度升高，這主要歸因于PP基體中分散較好的MWCNTs對燃氣的滲透和傳導起到阻礙作用，進而改善了PP材料的熱穩定性［11，14］。

3 結論

（1）加入MWCNTs后，PP材料的拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量、熱變形溫度和熔體流動速率提高，而沖擊強度降低；隨著復合體系中MWCNTs含量的增加，PP／MWCNTs復合材料的體積電阻率隨之降低，其逾滲閾值為3%；

（2）結合MWCNTs／PP復合材料結晶形態分析發現，加入MWCNTs后，PP球晶的晶粒尺寸減小，晶粒明顯細化，當MWCNTs含量增加時，晶粒的尺寸有進一步減小的趨勢；MWCNTs為PP的α晶成核劑；此外，MWCNTs的加入還明顯地提高了PP的熱穩定性。

［1］Iijima S．Helical Microtubes of Graphic Carbon［J］．Nature，1991，354（6348）：56－58．

［2］Dumitrica T，Belytschko T，Yakobson B I．Bond－breaking Bifurcation States in Carbon Nanotube Fracture［J］．Journal of Chemical Physics，2003，118（21）：9485－9488．

［3］陳明君，李洪珠，李 旦．碳納米管力學行為研究的新進展［J］．機械工程學報，2005，41（3）：18－24．Chen Mingjun，Li Hongzhu，Li Dan．New Development of Research in Mechanical Behaviors of Carbon Nanotubes［J］．Chinese Journal of Mechanical Engineering，2005，41（3）：18－24．

［4］Coleman J N，Khan U，Blau W J，et al．Small but Strong：A Review of the Mechanical Properties of Carbon Nanotube－polymer Composites［J］．Carbon，2006，44（9）：1624－1652．

［5］Breuer O，Sundararaj U．Big Returns from Small Fibers：A Review of Polymer／Carbon Nanotube Composites［J］．Polymer Composites，2004，25（6）：630－645．

［6］Mcintosh D，Khabashesku V N，Barrera E V．Benzoyl Peroxide Initiated in Situ Functionalization，Processing，and Mechanical Properties of Single－walled Carbon Nanotube－Polypropylene Composite Fibers［J］．Journal of Physical Chemistry C，2007，111（4）：1592－1600．

［7］Barber A H，Cohen S R，Wagner H D．Measurement of Carbon Nanotube－polymer Interfacial Strength［J］．Applied Physics Letters，2003，82（23）：4140－4142．

［8］Qian D，Dickey E C，Andrews R，et al．Load Transfer and Deformation Mechanisms in Carbon Nanotube－polystyrene Composites［J］．Applied Physics Letters，2000，76（20）：2868－2870．

［9］余 穎，曾 艷，張麗莎，等．碳納米管對三元乙丙橡膠性能的影響［J］．彈性體，2002，12（6）：1－4．Yu Ying，Zeng Yan，Zhang Lisha，et al．Effect of Nanotubes on the Properties of Rubber EPDM［J］．China Elastomerics，2002，12（6）：1－4．

［10］王 彪，孫廣平，孫國恩，等．聚丙烯／多壁碳納米管復合材料的熱性能和流變性能［J］．高分子學報，2006，1（3）：408－413．Wang Biao，Sun Guangping，Sun Guoen，et al．The Thermal Characterization and Rheology Behavior of PP／MWCNTs Nanocomposites［J］．Acta Polymerica Sinica， 2006，1（3）：408－413．

［11］趙 蕓，丁雪佳，矯慶澤，等．聚丙烯／碳納米管復合材料的熱穩定性研究［J］．中國塑料，2006，20（4）：43－46．Zhao Yun，Ding Xuejia，Jiao Qingze，et al．Thermal Stability of Polypropylene／Carbon Nanotube Composites［J］．China Plastics，2006，20（4）：43－46．

［12］Premalal H G B，Ismail H，Baharin A．Comparison of the Mechanical Properties of Rice Husk Powder Filled Polypropylene Composites with Talc Filled Polypropylene Composites［J］．Polymer Testing，2002，21（7）：833－839．

［13］張國立，苑志偉，劉玉春，等．木粉高填充改性聚丙烯再生料的研究［J］．中國塑料，2000，14（9）：58－61．Zhang Guoli，Yuan Zhiwei，Liu Yuchun，et al．Research of Recycled Polypropylene Filled and Modified with Wood Flour［J］．China Plastics，2000，14（9）：58－61．

［14］Ellis T S，D′Angelo J S．Thermal and Mechanical Properties of a Polypropylene Nanocomposite［J］．Journal of Applied Polymer Science，2003，90（6）：1639－1647．

［15］李向梅，韓廷解，歐育湘．阻燃聚烯烴／碳納米管復合材料研究進展［J］．中國塑料，2012，26（7）：1－8．Li Xiangmei，Han Yanjie，Ou Yuxiang．Research Progress in Flame Retarded Polyolefin／Carbon Nanotube Composites［J］．China Plastics，2012，26（7）：1－8．

［16］Kearns J C，Shambaugh R L．Polypropylene Fibers Reinforced with Carbon Nanotubes［J］．Journal of Applied Polymer Science，2010，86（86）：2079－2084．

［17］Assouline E，Lustiger A，Barber A H，et al．Nucleation Ability of Mutiwall Carbon Nanotubes in Polypropylene Composites［J］．Journal of Polymer Science Part B：Polymer Physics，2003，41（5）：520－527．

［18］Yang H，Zhang X，Qu C．Largely Improved Toughness of PP／EPDM Blends by Adding Nano－SiO2Particles［J］．Polymer，2007，48（3）：860－869．

［19］楊繼敏，孫培梅，童軍武，等．碳納米管／聚合物納米復合材料研究進展［J］．金屬材料與冶金工程，2010，38（3）：60－63．Yang Jimin，Sun Peimei，Tong Junwu，et al．Research Progress of Polymer Nanocomposites with Carbon Nanotubes［J］．Metal Materials and Metallurgy Engineering，2010，38（3）：60－63．

［20］楊道虹．碳納米管及其復合材料研究現狀分析［J］．納米科技，2008，5（5）：39－42．Yang Daohong．Analysis of the Research Status on Carbon Nanometer Tubes and Its Multiplex Material［J］．Nanoscience and Nanotechnology，2008，5（5）：39－42．

［21］伍增勇，彭 婭，童榮柏，等．SEBS彈性體對聚丙烯形貌、力學性能和結晶性能的影響［J］．塑料，2010，39（3）：37－40．Wu Zengyong，Peng Ya，Tong Rongbai，et al．Influence of SEBS Elastamer on Morphology，Mechanical and Crystallization of Polypropylene［J］．Plastics，2010，39（3）：37－40．

［22］孫玉蓉，吳德峰，張 明，等．聚丙烯／碳納米管復合材料的結晶和介電行為［J］．高分子材料科學與工程，2009，25（6）：67－69．Sun Yurong，Wu Defeng，Zhang Ming，et al．Crystallization and Dielectric Behavior of Polypropylene／Carbon Nanotubes Composites［J］．Polymer Materials Science and Engineering，2009，25（6）：67－69．

［23］Zhao S，Cai Z，Xin Z．A Highly Active Novelβ－Nucleating Agent for Isotactic Polypropylene［J］．Polymer，2008，49（11）：2745－2754．

［24］李宏偉，高緒珊，童 儼．聚丙烯／多壁碳納米管復合材料的結晶行為［J］．中國塑料，2005，19（4）：23－28．Li Hongwei，Gao Xushan，Tong Yan．Crystallization Behavior of Polypropylene／Multi－wall Carbon Nanotube Composites［J］．China Plastics，2005，19（4）：23－28．

盛禧奧醫療級樹脂開創新應用帶來輕巧可穿戴式胎兒監測器

2017年6月19日，盛禧奧（NYSE：TSE）作為全球塑料、膠乳膠黏劑和合成橡膠材料生產商，最近與波蘭公司合作，成功將EMERGE PC／ABS 7700醫療級高性能樹脂創新應用于可穿戴胎兒監測器上。在小巧、輕便、易便攜的醫療產品領域取得突破。這款胎兒監測器采用了盛禧奧EMERGE PC／ABS 7700高性能樹脂，是波蘭Mo Fe Ma公司ZuzaMED設備的首款產品，小巧輕便，可被準媽媽穿戴于腹部，無時間限制地使用，以監測胎兒的健康狀態。

盛禧奧EMERGE PC／ABS 7700由本體聚合工藝生產，因此底色潔白，這對于自行著色至關重要。另外更具備優異的阻燃及抗紫外線性能，使該材料尤其適用于帶電的醫療設備產品。而且持久耐用可抵受酒精消毒，震動及高度抗污。它更符合醫療產品的技術要求，包括：

具有皮膚接觸的生物相容性

密度低且輕

具備UL 94阻燃性

符合ISO 10993標準

盛禧奧關鍵消費品應用業務產品及巿場經理楊兵表示：“輕巧、方便、個性化是醫療設備的發展趨勢。因此設備外殼的材料性能也要與時并進，來滿足行業的需求。我們很高興看到盛禧奧醫療級樹脂在輕便個性化應用領域取得新突破。未來，我們將繼續為新一代的醫療產品提供創新材料和解決方案。”

非匹配網格技術再躍升自動處理塑件與嵌件／模座交界面

多材質射出成型（Multi－Component Molding，MCM）制程被廣泛應用于電子、消費性產品、汽車等產業上，用以制造復雜組件產品。此技術可一次完成包含多項組件的產品制造，省去后續組裝、打線、焊接等程序，降低生產成本。MCM制程使產品設計能夠更有彈性，并可改善產品外觀、品質、功能性，提高產品價值。

MCM的流程為：首先將第一次射出的嵌件放置于模穴中，接著再進行包覆射出成型。一般而言，塑件嵌件可由塑料或金屬制造而成，因此該制程也分別被稱為包覆成型或嵌件成型。在以計算機輔助工程（CAE）進行MCM的模流分析前，要建構一個涵蓋嵌件、且品質良好網格模型，并要同時獲得精確的分析，在實務上是一大挑戰。

Moldex3D多材質射出成型模塊為包覆成型及嵌件成型提供強大的模擬工具及前處理器，能夠自動生成產品、嵌件和模座的表面和實體網格。Moldex3D在先前的R14．0版本中，支持塑件與塑件嵌件接觸面的非匹配網格模擬，可獲得連續性的分析結果，讓使用者不必再耗費過多的時間和精神在匹配網格上；Moldex3D R15．0又進一步擴充非匹配網格功能，塑件和塑件嵌件、模座交界面的實體網格都已可自動生成

此新功能除了更快速的前處理，還額外帶來了兩大幫助：更精準的分析結果與較快的求解時間。此新功能能夠使用實體模座網格而非受限于自動模座網格分配，不僅讓求解器于計算時省去自動模座網格產生的程序，而縮短求解時間，對于部分案例更可以透過高分辨率模座網格獲得更精準的分析結果。

Fabrication and Properties of Polypropylene／Multi－wall Carbon Nanotubes Composites

YAO Zhongliang1，CAO Ningning2，ZHENG Yuying3＊，QIU Shangchang3
（1．Fuqing Branch of Fujian Normal University，Fuqing 350300，China；2．Xi'an Sunward Aeromat Co，Ltd，Xi'an 710025，China；3．College of Materials Science and Engineering，Fuzhou University，Fuzhou 350108，China）

Polypropylene（PP）－based composites containing multi－wall carbon nanotubes（MWCNTs）with contents of 1．0wt%～5．0wt%were prepared by melting extrusion，and their thermal，crystallization，mechanical and electrical properties were investigated．The results indicated that the MWCNTs were dispersed in the matrix in two modes，i．e．existing in grain and distributing along the grain boundaries．These two modes are beneficial to the improvement of mechanical properties，heat distortion temperature and melt flow rate for the composites．As the content of MWCNTs reached 3．0wt%，the composites exhibited an electrical percolation behavior，with which the composites exhibited excellent conductivity at room temperature．The polarizing microscopy showed that PP grains became smaller due to the addition of MWCNTs，and the grain size tended to decrease with an increase of MWCNTs content．XRD measurement demonstrated that the presence of MWCNTs did not influence the crystal form and crystalline structure of PP．In addition，MWCNTs could act as a nucleating agent to enhance the crystallinity of PP，thus resulting in a shift ofα－crystallization peak to a high temperature with an increase of crystallization temperature and improving the thermal stability significantly．

carbon nanotube；polypropylene；composite；crystalline morphology；meltingbehavior

TQ325．1＋4

B

1001－9278（2017）07－0040－08

10．19491／j．issn．1001－9278．2017．07．007

2017－02－04

福建省科技計劃引導性項目（2015H0016）、江蘇省科技計劃引導性項目（BE2015147）、福州市科技計劃資助項目（2016－G－72）

＊聯系人，yyzheng＠fzu．edu．cn