Collapse of a composite beam made from ultra high molecular-weight polyethylene fibres

Hot-pressed laminates with a [0/90]48 lay-up, consisting of 83% by volume of ultra high molecular-weight polyethylene (UHMWPE) fibres, and 17% by volume of polyurethane (PU) matrix, were cut into cantilever beams and subjected to transverse end-loading. The collapse mechanisms were observed both visually and by X-ray scans. Short beams deform elastically and collapse plastically in longitudinal shear, with a shear strength comparable to that observed in double notch, interlaminar shear tests. In contrast, long cantilever beams deform in bending and collapse via a plastic hinge at the built-in end of the beam. The plastic hinge is formed by two wedge-shaped microbuckle zones that grow in size and in intensity with increasing hinge rotation. This new mode of microbuckling under macroscopic bending involves both elastic bending and shearing of the plies, and plastic shear of the interface between each ply. The double-wedge pattern contrasts with the more usual parallel-sided plastic microbuckle that occurs in uniaxial compression. Finite element simulations and analytical models give additional insight into the dominant material and geometric parameters that dictate the collapse response of the UHMWPE composite beam in bending. Detailed comparisons between the observed and predicted collapse responses are used in order to construct a constitutive model for laminated UHMWPE composites. © 2013 Elsevier Ltd.

原位聚合制备聚乙烯多相材料的微结构调控

聚合物多相材料的制备作为丰富材料品种，扩展材料用途的重要手段受到了广泛地关注和深入地研究。传统的熔融共混法制备聚合物多相材料时，一般需要加入增容剂来改善各相之间的相容性，从而使多相材料的性能达到预期的目标。但是由于增容剂本身也存在分散状态的问题，所以它的加入对多相材料的性能的影响比较复杂。因此，本论文致力于用原位共聚接枝的方法和粒子破碎的方法解决多相材料的界面结合和相分散问题。首先，采用对分散相进行共聚功能化改性的方法，使分散相与乙烯共聚，聚合过程中原位生成聚乙烯接枝物，这种聚乙烯接枝物能起到增容两相的作用，提高两相界面的粘结性，将这种方法应用到有机聚苯乙烯粒子和无机磁性钴粒子体系中，并分别进行了详细的研究；其次，通过聚苯乙烯载体的结构设计，使聚苯乙烯载体催化剂具有较高并且可控的活性，在较高的活性下，聚苯乙烯载体可以破碎，破碎后的聚苯乙烯均匀地分散到乙烯聚合产物中，并且碎片达到纳米级，用这种方法可以改善多相材料的相分散。 本论文的主要工作和研究结果总结如下： 1、采用悬浮聚合制备了交联聚苯乙烯粒子（c-PS），并且在聚苯乙烯粒子的表面引入了双键；c-PS粒子在乙烯填充聚合时，可以与乙烯共聚，从而制备了表面接枝聚乙烯的聚苯乙烯微球（PS-g-PE）；PS-g-PE微球上的聚乙烯的结晶温度与纯聚乙烯的结晶温度相比提高了6℃，说明聚乙烯与聚苯乙烯间的化学连接促进了PE的结晶；PS-g-PE与PE共混后，聚苯乙烯粒子与聚乙烯基体间的界面粘结增强。 2、采用乳液聚合制备了共聚型和不可共聚型交联聚苯乙烯乳胶粒子；将两种聚苯乙烯粒子用于乙烯填充聚合制备了聚苯乙烯/聚乙烯纳米共混材料，结果发现，共聚型聚苯乙烯/聚乙烯的断面上，两相间的界面模糊，并且拉伸断面上也没有不可共聚聚苯乙烯体系中由于拉应力作用而产生的空穴，超薄切片的透射电镜结果同样说明了可共聚型聚苯乙烯体系中界面粘结性的提高；当共聚型聚苯乙烯乳胶粒子的填充量较大（20 wt%）时，聚乙烯共混材料的凝胶含量比较高，说明有更多的共聚型聚苯乙烯在聚乙烯中充当交联点。总之，共聚型聚苯乙烯的填充量在非常少时（0.1 wt%）就能达到很好的改性效果。 3、采用阴离子共聚制备了两亲性的聚苯乙烯-b-聚-2-乙烯基吡啶嵌段共聚物（PS-b-P2VP）和聚4-（3-丁烯基）苯乙烯-聚苯乙烯-聚2乙烯基吡啶的三嵌段共聚物（PBSt-b-PS-b-P2VP）；两个嵌段共聚物在甲苯中均能自组装形成以PVP为核、PS为壳的胶束；Co2(CO)8在PS-b-PVP和PBSt-b-PS-b-P2VP甲苯胶束中热分解得到了由胶束稳定分散的Co磁流体；无水无氧的钴磁流体与乙烯填充聚合后得到了磁性聚乙烯纳米复合材料；钴纳米粒子在聚乙烯中稳定分散，不会发生聚集；PBSt-b-PS-b-P2VP与乙烯共聚后，纳米粒子与聚乙烯基体的相容性进一步提高，从而解决了金属纳米粒子在聚合物中的分散以及界面增强的问题。 4、采用悬浮聚合制备了三种溶胀能力不同的聚苯乙烯交联粒子，研究了溶胀时间对聚苯乙烯载体溶胀程度的影响，以及溶胀程度对乙烯聚合和产物聚乙烯形态的影响；实验结果发现溶胀程度较大、溶胀能力较强的聚苯乙烯载体的负载量和活性都较高；通过提高载体的溶胀程度可以增加催化剂对乙烯聚合的催化活性，最终使载体充分破碎分散到乙烯聚合产物中，原位形成纳米级聚乙烯共混物；乙烯聚合的动力学研究表明载体的破碎是一个由外向内逐步发生的过程；适当的活性可以控制载体破碎的速度，从而得到颗粒形态较好的聚乙烯产物。

低分子量马来酸酐化聚丁二烯橡胶改性聚乙烯增韧尼龙6

尼龙6是世界上使用最广泛的工程塑料之一，由于尼龙6大分子链中含有酰胺键能形成氢键，使其具有强韧、耐磨、耐冲击、耐疲劳、耐腐蚀等优异的特性。但是尼龙6存在低温和干态冲击性能差，吸水性大等弱点，不能满足汽车、电子、机械等行业对材料高韧性的需求。利用橡胶和弹性体对尼龙6进行增韧已经取得了很大的成功，但无法解决成本较高且基体材料刚性损失过大这一难题。实践证明，具有硬核软壳结构核壳粒子在增韧半晶性高聚物时，可以有效提高橡胶的增韧效率，减少体系拉伸强度和模量的损失。然而具有这种结构的核壳粒子合成过程复杂，成本很高，工业应用前景很小；而用传统的反应增容方法原位制备核壳粒子时，由于橡胶分子量大，黏度高，流动性差等特点限制了在反应中原位生成核－壳结构粒子的效率，影响最终的增韧效果。本论文首次尝试用低分子量的马来酸酐化聚丁二烯橡胶通过反应挤出的方法接枝改性聚乙烯，对尼龙6进行增韧，利用聚丁二烯橡胶分子链上的马来酸酐基团和尼龙6分子链的端氨基反应，在尼龙6基体中原位形成以聚乙烯为核，聚丁二烯为壳的核壳粒子，结果得到了高韧性、良好刚性的改性尼龙6。 实验证实该含有双键的低分子量橡胶能够成功的接枝到聚乙烯分子主链上，由于橡胶的马来酸酐化程度很高（14wt%），在同尼龙6共混过程中大大提高马酐基团和尼龙6端氨基之间反应生成的接枝共聚物的效率，可以有效减小两相间的界面张力，改善聚乙烯在尼龙6基体中的分散。通过透射电镜观察共混物内部形态结构发现，共混体系中形成了以聚乙烯为核，橡胶为壳的核－壳结构粒子。这种核－壳粒子对尼龙6有良好的增韧效果。当聚丁二烯橡胶的含量仅为1.5wt%时，尼龙6的冲击强度可以达到1100J/m，而拉伸强度还能保持在47.3MPa。 通过对核壳增韧体系冲击断面和拉伸力学曲线的分析我们发现，由于增韧体系中能够形成软壳硬核的核－壳结构粒子，在外力作用下，由橡胶相构成的壳结构能在聚乙烯核与基体之间形成纤维结构，这种纤维结构不仅能够改变体系的应力状态，引发基体屈服，而且大大增强了分散相粒子同基体之间的界面强度，提高体系的刚性。同时，由于两相间纤维结构的存在，材料内部形成一个类似“物理交联”的网络，材料表现出类橡胶的弹性拉伸性能，没有明显的屈服。 传统的S. Wu的逾渗理论不能很好预测这种核壳增韧体系的性能。Corté 和Leibler的模型不仅考虑了基体树脂的特性（ , , ）,而且还将分散相粒子尺寸（d）也考虑了进去，更好地预测了体系的脆韧转变点。同时在基体树脂相同，且都能增韧的前提下，可以通过Corté 和Leibler模型中参数C（代表分散相粒子能够引发基体发生屈服的能力）的大小预测增韧体系程度的大小，C值越大，体系增韧效果越好。 通过对从上述增韧体系中抽提出的原位生成的PE-g-PB-g-PA6接枝共聚物的热力学和形貌分析发现，PA6链段被限制在宽50-70nm条带状连续结构中，其运动能力受到限制，因此在结晶过程中PA6嵌段的扩散速度降低。导致在通常的结晶速率条件下（10oC/min）结晶不完善，其结晶度﹑结晶温度﹑熔融温度都有所降低，形成以γ晶型为主的不完善结晶。由于在PE和PA6链段之间由一个短的柔性PB链段相连接，因此PA6链段不能同PE发生共结晶，作为连续相PE的结晶行为受到接枝共聚物的影响要小很多。 关键词：低分子量马来酸酐化聚丁二烯橡胶，聚乙烯，尼龙6，核－壳结构，增韧，受限结晶。

用NMR、FT-IR、DSC和AFM的方法研究PP-b-PE的结构与性能

聚丙烯是一种优异的高分子材料，但其低温抗冲击性能欠佳，因而限制了其应用范围。采用PP与PE嵌段共聚来改善PP的抗冲击性能是世界上目前行之有效的方法，因而引起人们的重视。由于聚丙烯嵌段共聚物（PP-b-PE）是由多组分组成的复杂体系，对其组成和链的结构仍不十分清楚。因此，本工作选取国外（6组）和国内（5组）共计11组PP-b-PE样品，分别对其结构、性能及其影响因素进行了研究，为实际应用提供了依据。为了保证能将PP-b-PE中的橡胶成分抽提出来，先将PP-b-PE样品用二甲苯溶解，之后加入甲醇沉淀、过滤、干燥，最后用正庚烷抽提，使得PP-b-PE样品中正庚烷的不可溶物与可溶物完全分离。其中，可溶物即为橡胶，不可溶物为塑料。再利用高温核磁共振谱仪（NMR）、示差扫描量热仪（DSC）和傅立汗卜变换红外谱仪（FT-IR）等先进的分析技术手段进行结构分析，并用原子力显微镜（AFM）观察生产过程中样品的形貌。实验和分析结果表明：在正庚烷可溶物中含有低熔点的聚丙烯和嵌段长度不同且能结晶的聚乙烯；并且还含有属于乙丙无规共聚物橡胶部分的n值小于4的（-CH2-）n结构，以及嵌有结晶性的丙烯和乙烯链节。正庚烷的不可溶物主要为聚丙烯，及少量聚乙烯。对于不同物性的PP-b-PE而言，正庚烷不可溶物决定了其刚性，正庚烷可溶物决定了其韧性，并由其粘度比决定了橡胶在聚丙烯中的分布情况。用AFM来研究PP-b-PE中的橡胶颗粒的分布情况是非常好的分析方法。PP-b-PE样品中橡胶的含量及其组成成分将对PP-b-PE的性能产生很大的影响。国内用浆液法生产的PP-b-PE样品中橡胶含量相对于用液一气相法和气相法生产的要少，但在其正庚烷不可溶物中含有较多的乙烯。从而可以用控制乙烯的含量来改善其抗冲击性能，这是浆液法与液一气相法和气相法的最大区别。液一气相法和气相法生产的PP-b-PE样品中的正庚烷可溶物的含量和结构十分接近。结果表明，本文采用多种不同的先进的分析方法和实验手段对PP-b-PE的结构与性能的研究是一条有效可行的实验途径。

“PP-PE”聚合合金结构与性能的关系及PP/HDPE共混体系增容改性的新途径

试图澄清“PP-PE”结构与性能的关系，并以此为指导寻求增容改性PP/HDPE体系的新途径是本工作的主要内容。在本工作中，考虑到分子量、EPC组分和共混均匀性因素之后发现，“PP-PE”与相同条件下合成的均聚物样品构成的共混物之间在应力-应变行为、抗冲击性能和动态力学行为上并没有明显差别。在结合文献中有关现象详尽讨论了关于活性链寿命报导值和“（PP-PE）_(200)"的C~(13)NMR谱支持嵌段结构观点的可靠性之后，得到的结论是，现有实验现象不中以证明“PP-PE”具有嵌段结构，尽管四十年来这一观点已被普遍接受。通过TEM观察到，“PP-PE”与PP/HMWPE共混物结晶结构相同，“PP-PE”中的PE部分明显具有HMWPE的片晶特征，应力-应变和SEM实验的结果显示，“PP-PE”与HMWPE具有完全相同的增容PP/HDPE的作用。结合有关共混物结构和性能的实验结果，发现“PP-PE”主要是一个共混物，其中的HMWPE和EPC组分是决定其性能行为的主要因素。尽管在理论和实验上都已确认，分子量的增大不利于共混物组分间的相容，但通过应力-应变实验和形态结构的观察发现，虽然均聚物HMWPE的加入使PP/HDPE体系中PE组分平均分子量增大，但是体系中分散相尺寸却随HMWPE含量的增加大幅度减小，力学性能全面提高。HMWPE这种同接枝和嵌段共聚相似的增容作用既不能用“相似相容”，也不能用所谓“特殊相互作用”来阐明。为此，在本工作中提出了一个新的增容机制——“缠结作用”。应力-应变实验表明，PP/HMWPE体系的力学性能明显优于PP/HDPE体系。前者强度和断裂伸长率都高于后者，其差别尤以断裂伸长率为甚，而模量相差不大。SEM形态结构的观察发现，虽然PP/HDPE体系中的分散相尺寸随其量的增加而增大，并且界面清晰，但PP/HMWPE中的缠结作用使得组分间界面模糊，甚至消失。这种较强的组分间相互作用使得材料由脆性断裂转变为韧性断裂。PP/HMWPE的性能特点进一步证实了非理想换气条件下制备的“PP-PE”结构与性能的关系。

PE文件隐型加壳技术的研究与实现

通过对PE(portable executable)文件格式的了解,编写PE分析工具对文件内部结构进行分析。详细介绍了对PE可执行文件加壳的全过程,在此过程中巧妙地使用MD5、CRC32等成熟的hash算法及防API断点跟踪等多种反破解技术,并采用自动隐藏加密方案,大大地提高了软件的保护力度。

On the chemical synthesis and drug delivery response of folate receptor-activated, polyethylene glycol-functionalized magnetite nanoparticles

We describe here the chemical synthesis and in vitro drug delivery response of polyethylene glycol (PEG)-functionalized magnetite (Fe3O4) nanoparticles, which were activated with a stable ligand, folic acid, and conjugated with an anticancer drug, doxorubicin. The functionalization and conjugation steps in the chemical synthesis were confirmed using Fourier transform infrared spectroscopy. The drug-release behavior of PEG-functionalized and folic acid-doxorubicin-conjugated magnetic nanoparticles was characterized by two stages involving an initial rapid release, followed by a controlled release. (C) 2007 Acta Materialia Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Preparation and properties of polyether pentaerythritol mono-maleate grafted linear low density polyethylene by reactive extrusion

A reactive type nonionic surfactant, polyether pentaerythritol mono-maleate (PPMM) was synthesized in our laboratory. PPMM was adopted as functionalizing monomer and grafted onto linear low density polyethylene (LLDPE) with a melt reactive extrusion procedure. FT-IR was used to characterize the formation of grafting copolymer and evaluate their degree of grafting. The effects of monomer concentration, reaction temperature and screw run speed on the degree of grafting were studied systematically. Isothermal crystallization kinetics of LLDPE and LLDPE-g-PPMM samples was carried out using DSC.

Polymerization of ethylene to branched polyethylene with silica and Merrifield resin supported nickel(II) catalysts with alpha-diimine ligands

Silica and Merrifield resin were used as carriers for the support of alpha-diimine nickel(II) precatalysts for ethylene polymerization. The alpha-diimine ligands containing allyl were modified by introducing the reactive Si-Cl end-group, allowing their immobilization via a direct reaction of the Si-Cl groups with the silanols on silica surface or the hydroxyls on the ethanolamine-modified Merrifield resin. The resulting supported alpha-diimine ligands were characterized by analytical and spectroscopic techniques (NMR and Fr-IR).