PEEK/GF/CNTs复合材料的制备及性能研究

采用模压法制备了PEEK/GF/CNTs复合材料,研究了复合材料的力学、电性能、导热、耐摩擦等性能。结果表明:当CNTs含量为8%时,PEEK/GF/CNTs复合材料的拉伸强度最大为80.63 MPa;其导热系数随着CNTs含量的增加而增加,当CNTs含量为10%时,导热系数最大,为0.354 8 W/(m·K);体积电阻率随着CNTs含量的增加而逐渐减小;当CNTs含量为8%时,PEEK/GF/CNTs复合材料摩擦系数最佳值为0.113;CNTs能有效阻止PEEK基体从PEEK/GF/CNTs复合材料表面翘起、剥落;CNTs的加入降低了PEEK的结晶性能。     

HDPE/CNTs复合材料的制备及性能研究

以高密度聚乙烯(HDPE)为基体、碳纳米管(CNTs)为导热填料,通过熔融共混法和溶液共混法制备了HDPE/CNTs导热复合材料;研究了CNTs添加量和尺寸对复合材料力学性能、热导率、维卡软化温度和熔体流动速率的影响,并对比了两种制备方法对复合材料力学性能和热导率的影响。结果表明:随着CNTs用量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和热导率均明显提高;直径大的CNTs更有利于复合材料性能的提升;加入10%的CNTs后,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和热导率分别提高了33.43%、36.31%和52.59%(测试温度60℃);采用熔融共混法制备的复合材料的性能提高更明显。     

高性能聚醚醚酮/长玻璃纤维复合材料的研制及应用

以长玻璃纤维(GF)和聚醚醚酮(PEEK)为原料,采用挤出造粒的方法制备了高性能PEEK/长GF复合材料,并对其微观形貌、热性能及力学性能进行了研究.结果表明,长GF与PEEK结合紧密,当长GF质量分数为15%时,PEEK/长GF复合材料的热分解温度比纯PEEK提高了55℃,拉伸强度、剪切强度及弯曲强度分别提高了70%、46%和68%.     

不同长径比玻纤增强PEEK复合材料的性能研究

以不同长径比玻纤为增强填料,制备了聚醚醚酮/玻纤(PEEK/GF)复合材料,采用DSC、SEM、XRD、TG、DMA等测试了PEEK/GF复合材料的结构,并对其性能进行了表征。结果表明:不同长径比GF在基体中的分散以及与基体的黏结效果对复合材料的熔点、玻璃化转变温度、结晶度、储能模量、力学性能等产生不同影响,其中PEEK/连续长玻纤复合材料的综合性能最优;热处理工艺中,当温度为245℃、时间为6 h时,处理效果最佳,PEEK/连续长玻纤复合材料的拉伸强度提高了17.34%。     

玻纤含量对聚醚醚酮/玻纤复合材料性能的影响

采用模压工艺制备了玻璃纤维增强聚醚醚酮(PEEK/GF)复合材料,并研究了GF用量对复合材料力学性能、热力学性能、耐摩擦性能的影响。结果表明:当GF含量为10%时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度均达最大值,分别为83.58 MPa和240.84 MPa;GF的引入对复合材料的熔点、玻璃化转变温度、结晶度、储能模量等产生不同影响,其中GF含量为20%的复合材料热力学性能最佳;复合材料的摩擦性能随GF的引入得到了极大的改善,添加25%的GF即可使摩擦系数降低73%。     

玻璃纤维增强PEEK复合材料的高速干摩擦性能

利用球盘式摩擦磨损试验机对质量分数为30%的短切玻璃纤维增强聚醚醚酮(PEEK/GF)复合材料进行室温高速条件下干滑动磨损实验,考察了载荷及频率对材料摩擦系数及磨损量的影响,并对摩擦前后的微观形貌及热性能进行了分析。结果表明,随着载荷和频率的增加,PEEK/GF复合材料的摩擦系数和磨损量逐渐增大并趋于稳定;微观结构分析显示GF与PEEK两相结合紧密,磨损方式主要以犁沟为主,GF的加入阻断了PEEK从PEEK/GF复合材料磨损表面剥落,使PEEK磨屑在GF周围积聚,摩擦表面产生的热量使PEEK收缩团聚在一起;PEEK/GF复合材料的热分解温度比纯PEEK提高了75℃。     

碳纳米管对GF/EP复合材料侵蚀性能的影响

采用真空辅助喷涂的方法分别制备了含有碳纳米管(CNTs)质量分数1%和3%的CNTs/玻纤(GF)复合材料,采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)方法制备了CNTs/GF/树脂(EP)三元复合材料,并对复合材料的力学性能、耐固体粒子侵蚀磨损性能进行了研究。结果表明:加入质量分数1%,3%CNTs使复合材料的拉伸强度达到79.0,78.0 MPa,相对于纯EP增加了31.7%,30.0%,相对于GF/EP(FRP)复合材料降低了24.1%,25.0%;三元复合材料的弯曲强度达到173.3MPa,160.1 MPa,相对于纯EP增加了72.4%,51.3%,相对于FRP复合材料降低了6.9%,15.7%;耐固体颗粒侵蚀性能(质量损失率)相对于FRP复合材料提高了84.5%,81.1%。     

不同造粒尺寸PEEK/GF复合材料性能研究

采用质量份数比为30∶70的连续玻璃纤维(GF)与聚醚醚酮(PEEK)制备了长度分别为4mm,8mm和12mm的3种不同造粒尺寸PEEK/GF复合材料,研究了不同造粒尺寸对复合材料力学性能及熔融结晶行为的影响,并用扫描电子显微镜观察其断面形貌。结果表明:随着造粒尺寸的增加,GF的剩余长度增加,复合材料储能模量降低,损耗因子(tanδ)降低,力学性能小幅度提高;当造粒尺寸为12mm时,复合材料拉伸强度和弯曲强度分别提高了2.13MPa,1.74MPa,断裂伸长率提高了2.86%,综合力学性能最佳。     

不同无纺布对玻纤/乙烯基酯复合材料力学性能的影响

为了改善玻纤/乙烯基酯(GF/VE)复合材料的层间性能,采用VARI工艺制备层间加入共聚酯(PEs)、聚氨酯(TPU)、聚酰胺(PA)、乙烯-醋酸乙烯基酯(EVA)无纺布的GF/VE复合材料,对其拉伸、弯曲和Ⅰ型层间断裂韧性进行了研究。结果表明:加入PEs、TPU、PA、EVA无纺布分别使GF/VE复合材料Ⅰ型层间断裂韧性提高了142%、103%、46%、45%;加入TPU无纺布使GF/VE复合材料拉伸强度提升了6.43%,其余分别下降了2.93%、3.72%、28.67%;加入不同无纺布后弯曲强度分别下降了13%、14%、25%、60%。共聚酯和聚氨酯无纺布对GF/VE复合材料的增强、增韧效果优于聚酰胺材料。     

导热填料对LLDPE性能的影响

选取铝粉(Al)、碳化硅(Si C)、氮化铝(Al N)、氧化镁(Mg O)、石墨(C)和线型低密度聚乙烯(LLDPE),通过注塑成型制备了导热复合材料。研究了导热填料用量对复合材料热导率和力学性能的影响。结果表明:随着导热填料用量的增加,复合材料的热导率明显提高;导热填料用量为9%时,LLDPE/Al和LLDPE/C的导热性能最佳;复合材料的断裂伸长率随着填料用量的增加而下降,石墨(C)加入后基体的拉伸强度上升,其他填料加入后拉伸强度随着填料用量的增加而下降。实验数据表明,复合材料的热导率上升趋势与理论模型的预测趋势一致。     

Cu粉粒径对PEEK/Cu导热复合材料性能的影响

以铜(Cu)粉为导热填料,采用模压法制备了聚醚醚酮(PEEK)/Cu导热复合材料,并研究了铜粉粒径对PEEK/Cu导热复合材料导热性能、力学性能及结晶性能的影响。结果表明:随着Cu粉粒径的增大,PEEK/Cu导热复合材料的力学性能逐渐下降;当Cu粉粒用量为30%、粒径为10μm时导热复合材料的导热系数达到最佳值0.396 W/(m·K),相比于纯PEEK提高了67.80%;熔融焓与结晶度随着Cu粉粒径的增大而逐渐减小,因而PEEK/Cu导热复合材料的结晶性能降低。     

玄武岩纤维增强聚丙烯复合材料性能研究

以聚丙烯(PP)树脂为基体,加入玄武岩纤维(BF)和相关助剂,通过双螺杆挤出机熔融共混制得相应复合材料。考查相容剂对PP/BF复合材料性能影响、对PP/BF复合材料和PP/玻璃纤维(GF)复合材料力学性能、微观形貌和耐热氧老化等性能进行对比。通过实验数据分析,加入相容剂后,拉伸强度提高126.8%,弯曲强度提高223.8%,弯曲弹性模量提高119.9%,悬臂梁缺口冲击强度提高223.2%。在同样质量配比下,PP/BF复合材料较PP/GF复合材料拉伸强度提高9.8%,弯曲强度提高11.0%,弯曲弹性模量提高5.8%,悬臂梁缺口冲击强度降低10.7%。从微观电镜分析,加入相容剂可明显改善纤维与PP基材界面浸润程度。另外,BF比GF更易使复合材料老化,常规热氧老化剂1010和168对纤维增强PP类材料耐老化效果并不好,用等量自制热氧老化剂可解决此问题。     

增容剂对短切GF增强PP复合材料性能的影响

通过熔融共混法制备了短玻璃纤维(GF)增强聚丙烯(PP)复合材料,加入不同种类和含量的马来酸酐接枝物以改善PP和GF的相容性,制备出既增强又增韧的GF增强PP复合材料。利用熔体流动速率(MFR)仪、差示扫描量热(DSC)仪、热变形温度(HDT)仪、扫描电子显微镜(SEM)和万能试验机对所制备的材料进行分析测试。结果表明,加入马来酸酐接枝聚烯烃弹性体(POE-g-MAH)和马来酸酐接枝PP(PP-g-MAH)均能增大复合材料的MFR,改善加工流动性;相比PP/GF复合材料,加入1份POE-g-MAH的复合材料的HDT提高了5℃,加入1份PP-gMAH的复合材料的HDT提高了14℃;而加入2份POE-g-MAH的复合材料的HDT远远高于加入2份PP-g-MAH的复合材料。加入短GF能够提高PP的结晶度,加入少量(1份或2份)PP-g-MAH和POE-g-MAH均能提高复合材料的结晶温度和起始结晶温度,具有异相成核的作用。通过SEM观察发现,加入两种接枝物均能增加GF表面附着的聚合物,提高GF与PP的粘附力;加入2份POE-g-MAH和PP-g-MAH的复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲弹性模量最佳,相比PP/GF复合材料,分别提升25.1%和25.9%,38.0%和40.3%,13.9%和19.2%;常温(23℃)和低温(-20℃)简支梁缺口冲击强度分别提升76.6%和55.0%,42.2%和30.6%。两种接枝物均能提高GF增强PP复合材料的力学性能,且加入2份POE-g-MAH的复合材料不仅表现出与加入2份PP-g-MAH的复合材料相近的拉伸和弯曲性能,而且具有更优异的冲击性能。     

PU/CNTs复合材料的制备及其在室内设计中的应用

分别采用物理共混法和化学偶联法原位制备了聚氨酯(PU)/碳纳米管(CNTs)复合材料,并研究了其力学性能和抗静电性能。结果表明:采用化学偶联法制备的PU/CNTs复合材料中的CNTs分布更均匀,且复合材料的力学性能更优异;随CNTs含量增加,PU/CNTs复合材料的断裂伸长率逐渐增大,而拉伸强度和冲击强度先增加后降低;当w(CNTs)为0.4%时,复合材料的拉伸强度最高,w(CNTs)为0.6%时,其冲击强度最高;随CNTs含量增加,PU/CNTs复合材料的抗静电性能得到改善,保温性能无明显降低,是较为理想的室内设计材料。     

玻纤增强聚丙烯复合材料性能研究

研究了玻纤(GF)、SEBS和聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)用量对GF增强聚丙烯复合材料性能的影响,以及PP/GF(65/35)、PP-g-MAH/PP/GF(15/65/35)的微观形态。结果表明:随着GF用量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量增加,断裂伸长率降低,冲击强度先减小后增大,PP/GF复合材料断面呈脆性断裂;在PP/GF中添加增韧剂SEBS可以提高复合材料的冲击强度,但拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度和弯曲模量均减小;在PP/GF中添加增容剂PP-g-MAH,可使其拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度均得到提高,当PP-g-MAH/PP/GF为15/65/35时,复合材料性能优异,材料断面呈韧性断裂。     

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备及其性能

以聚丙烯(PP)粒料为原料,玻璃纤维(GF)为增强剂,乙烯-1-辛烯共聚物(POE)为增韧剂,马来酸酐接枝POE(POE-g-MA)为增容剂,采用双螺杆挤出机制备PP/POE/GF复合材料,并分析了复合材料的力学性能。结果表明：POE与PP存在一定相容性,能显著提高复合材料的冲击强度;加入GF,受到弹性POE的削弱作用,GF使复合材料的拉伸强度有一定幅度的提升,冲击强度下降;加入增容剂POE-g-MA,GF与PP/POE间的界面相容性显著改善,复合材料的冲击强度和拉伸强度都得到提升。最优的复合材料组成：PP与POE用量分别为100,25 phr,GF质量分数约为27.9%,POE-g-MA含量为10 phr。与纯PP相比,此条件下制备的复合材料冲击强度提高49%,拉伸强度提高17%。     

排水管道中玻纤增强聚丙烯防腐材料性能研究

本研究制备了玻璃纤维增强聚丙烯(PP/GF)复合材料,并研究了玻璃纤维(GF)添加的用量对PP/GF复合材料的力学性能和耐腐蚀性的影响。采用SEM、热失重和强度测试对PP/GF复合材料的形貌和力学性能进行分析。结果表明:GF作为增强体可以在PP材料中呈现出良好的分散状态,GF在PP材料的均匀分散能够提高其作为工程塑料的力学性能、阻燃特性和耐腐蚀性。通过拉伸强度和弯曲强度测试发现,当GF在PP/GF复合材料中的加入量为15%时,复合材料具有最佳的力学性能。     

碳纳米管含量对聚酰亚胺/碳纤维复合材料性能的影响

以聚酰亚胺(PI)为基体、碳纤维(CF)和碳纳米管(CNTs)为复合增强体,采用热模压工艺制备了不同CNTs含量的PI/CF/CNTs复合材料。采用电子拉力机、动态热机械分析仪和热重分析仪研究了PI/CF/CNTs复合材料的力学性能、动态力学性能和热稳定性。结果表明,与未加CNTs的PI/CF复合材料相比,CNTs含量为PI质量的0.2%时,PI/CF/CNTs复合材料具有最佳的常温力学性能,其中常温拉伸强度提高19.5%,常温弯曲强度提高20.6%,常温层间剪切强度提高14.7%,玻璃化转变温度则由357℃提高到451℃;CNTs含量为PI质量的0.05%时,PI/CF/CNTs复合材料具有最佳的高温力学性能,其中400℃拉伸强度提高15.8%,400℃弯曲强度提高9.6%,400℃层间剪切强度提高12.8%。CNTs的添加对PI/CF/CNTs复合材料的热稳定性几乎没有影响。     

PCL/CNTs复合材料的性能

以聚己内酯(PCL)和碳纳米管(CNTs)为主要材料,采用熔融共混制备PCL/CNTs复合材料。随着CNTs含量增加,以直径为10 nm的CNTs(简称CNTs10)制备的PCL/CNTs10复合材料的拉伸强度先增加后降低,以直径为5 nm的CNTs(简称CNTs5)制备的PCL/CNTs5复合材料的拉伸强度先减小后增大,断裂伸长率先降低后增加,体积电阻率逐步降低。CNTs含量相同时,PCL/CNTs5复合材料的体积电阻率小于PCL/CNTs10;CNTs5含量分别为12%和14%时,复合材料的体积电阻率分别为0.92Ω·cm和0.52Ω·cm。扫描电子显微镜分析发现,随着CNTs含量增加,复合材料表面暴露的CNTs5数量逐渐增多,当CNTs10含量≥12%和CNTs5含量≥10%时出现一定的团聚。CNTs5含量为12%的复合材料综合性能最佳,其体积电阻率为0.92Ω·cm、拉伸强度为26.4 MPa、断裂伸长率为267.7%、撕裂强度为46.0 N/cm;在3.7 V直流电压下通电12 min,可从28℃上升到36℃,20 min后达到38℃,随后温度缓慢上升,该复合材料在热敷保健和医疗器械领域具有良好的应用前景。     

玻纤形态对长玻纤增强聚丙烯性能的影响

通过预混粉体浸渍工艺成型方法,制备了玻纤(GF)长度为6,12,24 mm的GF增强聚丙烯复合材料,研究了GF长度和含量对复合材料力学性能、热性能、结晶性能和动态力学性能等的影响,并利用扫描电子显微镜观察其冲击断面形态。结果表明,随着GF含量和长度的增加,复合材料的拉伸强度和冲击强度提高,在GF长度为6,12,24 mm时,复合材料的拉伸强度在GF质量分数为40%时比10%时分别提高160%,200%,200%;随着GF含量和长度的增加,复合材料的热变形温度和结晶性亦有明显的提高;冲击断面形态显示GF的加入起到阻碍裂纹扩展的作用。