EP/SiO_2/CF复合材料的动态热力学分析

为了研究纳米级SiO_2、碳纤维(CF)对环氧树脂(EP)基复合材料动态热力学性能的影响,制备了不同用量(分别为EP质量的0%和4%)纳米SiO_2、不同体积分数(分别为5%,10%,15%,20%)CF增强EP基复合材料弯曲试样,对试样进行了多频扫描动态热力学分析(DMA),研究了纳米SiO_2和CF对复合材料玻璃化转变温度(Tg)、储能模量、表观活化能和最大损耗因子的影响。结果表明,总体上添加4%的纳米SiO_2后复合材料的Tg下降2~6℃;100℃之前,测试频率对复合材料的储能模量影响较小,且未含SiO_2的试样储能模量曲线比含SiO_2的试样较为平坦;当CF体积分数分别为10%,15%,20%时,添加4%纳米SiO_2的EP/CF复合材料的在40℃下的储能模量较未加纳米SiO_2时提升31.2%,135.5%,13.6%,表明纳米SiO_2和CF展现出很好的协同效应从而提升了复合材料储能模量,而最大损耗因子分别下降3.7%,6.5%,14.8%,表明纳米级SiO_2有助于增强复合材料的刚性;当纳米SiO_2用量为EP质量的4%,CF体积分数为15%时,复合材料内部作用力最大,表观活化能达到569 k J/mol,呈现了很好的协同效果。     

碳化硅纳米粒子改性环氧树脂影响因素的研究

通过先强力磁力搅拌再超声波分散的方式制备了均匀分散的碳化硅纳米粒子改性环氧树脂复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜以及力学性能测试研究了强力磁力搅拌时间、超声波振荡时间和碳化硅纳米粒子添加量对复合材料性能的影响。结果表明:当强力磁力搅拌、超声波分散时间分别为2 h时,碳化硅纳米粒子的分散效果最佳,复合材料的拉伸强度和弯曲强度均为最大值。随着碳化硅纳米颗粒用量增加,复合材料的拉伸性能和弯曲性能都出现了先增加后减小的趋势。当碳化硅纳米颗粒的质量分数为2%时,材料的拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和弯曲应变达到了最大值1 390.7 MPa,110.53 MPa,3 269.4 MPa和6.62%,较纯环氧树脂分别提高了24.3%,36.8%,28.6%和30.1%。其质量分数为3%时,拉伸强度和断裂伸长率分别达到最大值70.51 MPa和5.09%,比纯环氧树脂提高了49%和20.3%。     

聚ε-己内酯/二氧化硅纳米复合材料的制备与性能研究

采用熔融共混法制备了聚ε-己内酯(PCL)/二氧化硅(SiO_2)纳米复合材料,研究了SiO_2含量对复合材料微观形貌、流变行为、静态和动态力学性能以及生物降解性能的影响,并分析了其作用机理。结果表明,随着SiO_2含量的增加,PCL/SiO_2纳米复合材料中细小的第二相粒子的含量逐渐增多,且当SiO_2含量超过3%(质量分数,下同)时,第二相粒子的团聚现象较为显著;随着复合材料中SiO_2含量的增加和温度的升高,PCL/SiO_2纳米复合材料基体的线性黏弹区有所减小;PCL/SiO_2纳米复合材料的流变逾渗阈值在7%~9%之间;SiO_2含量从0增加至9%时,复合材料的拉伸强度和弹性模量均呈现先增加后降低的趋势,当SiO_2含量为3%时复合材料的拉伸强度达到最大值,当SiO_2含量为7%时弹性模量达到最大值;随着SiO_2含量的增加,PCL/SiO_2纳米复合材料的降解速率呈逐渐升高的趋势,且降解均通过表面逐层浸蚀的方式进行。     

纳米SiO2改性BOZ/BMI/BADCy共聚物的制备及性能研究

研究了纳米SiO2含量对苯并恶嗪树脂(BOZ)/双马来酰亚胺(BMI)/双酚A型氰酸酯(BADCy)/纳米SiO2复合材料力学性能、热性能和吸水性能的影响。结果表明,当纳米SiO2质量分数为3%时,BOZ/BMI/BADCy/纳米SiO2复合材料具有较高的强度和良好的韧性,其缺口冲击强度和弯曲强度比BOZ/BMI/BADCy共聚物分别提高了11.6%和8.5%;同时,纳米SiO2质量分数为3%时BOZ/BMI/BADCy/纳米SiO2复合材料具有优异的耐热性,其初始热分解温度和最大热分解温度分别为343.2℃和430.3℃。     

纳米CeO_2/水性聚氨酯复合材料的制备及性能

采用溶胶-凝胶法合成了纳米CeO_2溶胶,然后将合成的纳米CeO_2溶胶与水性聚氨酯(MWPU)共混,制备了一系列纳米CeO_2/水性聚氨酯(CMWPU)复合材料。采用DLS、UV-Vis、SEM、XRD、TGA等表征了CMWPU复合材料的结构和性能,探讨了纳米CeO_2溶胶质量分数对CMWPU复合乳液及其膜性能的影响。结果表明:加入纳米CeO_2溶胶后成功制备了CMWPU复合材料,纳米CeO_2溶胶在CMWPU复合体系中分散均匀。当纳米CeO_2溶胶质量分数为7.0%时,复合乳液紫外吸收效果较好,其吸光度值达到0.63。与MWPU相比,CMWPU复合膜耐热性得到提高,最大热分解速率对应的温度提高了63.4℃,拉伸强度达到52.63MPa。     

功能化纳米SiO_2/热塑性弹性体复合材料的制备及性能

采用甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)改性纳米二氧化硅(SiO_2),制备表面接枝有TDI的功能化纳米SiO_2(TDI-SiO_2),再将其分散于4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯中,经原位聚合法制备纳米SiO_2/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)复合材料。利用红外光谱仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、维卡软化温度测定仪和拉力试验机等手段,表征和分析了复合材料的结构、热性能、结晶性及力学性能。结果表明,TDI成功接枝改性纳米SiO_2;纳米填料TDI-SiO_2的加入使TPU体系的微相分离程度减弱,其异相成核作用提高了TPU硬段相的结晶性能;相比纯TPU基体,复合材料抗热变形能力显著提高,当TDI-SiO_2质量分数为1%时,复合材料的维卡软化温度提高了近60℃;复合材料力学性能明显提高,与纯TPU相比,拉伸强度最大提高约24 MPa,断裂伸长率最大提高了23%,说明纳米TDI-SiO_2具有既增强又增韧的作用。     

Nd_2O_3/ABS复合材料的制备及性能

制备了Nd_2O_3/ABS复合材料,考察了引发剂用量,反应时间对ABS树脂转化率的影响。通过力学性能、硬度、吸湿率及耐腐蚀性测试研究了Nd_2O_3含量对浇注体复合材料板材的性能影响。结果表明,ABS树脂适宜的聚合条件为:反应温度85℃,引发剂用量为单体质量的0.5%,预聚合反应时间为150 min。当纳米Nd_2O_3的质量分数为0.3%时,复合体系的冲击性能达到最佳,比ABS板材提高了142.86%。当纳米Nd_2O_3的质量分数为0.2%时,弯曲强度达到最大,比ABS材料提高了48.84%。而吸湿率和耐碱腐蚀率在纳米Nd_2O_3的质量分数为0.5%时最小。邵氏硬度随着Nd_2O_3含量的增加而线性上升。     

稻壳二氧化硅/环氧树脂纳米复合材料机械性能研究

将稻壳用10%的盐酸处理后在600℃焚烧得到纯度为99.3%的SiO_2,将SiO_2用偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性后与环氧树脂(EP)复合,探讨了SiO_2质量分数在0～5%范围内复合材料的力学性能.研究结果显示:经硅烷偶联剂KH550改性后稻壳SiO_2粒子为无定形态,尺寸在30～50 nm且能显著提高环氧树脂的力学性能.当稻壳SiO_2质量分数为3%时,材料的拉伸性能以及弯曲性能的提高率最大,拉伸强度、拉伸模量、弯曲模量和弯曲强度的提高率分别为27.25%、6.54%、61.7%和24.56%.SEM研究结果显示:复合材料中SiO_2与基体树脂之间有较好的相容性.     

KH-SiO2/PES/MBMI-EP复合材料的制备与性能

为了提高双马来酰亚胺树脂(MBMI)的综合性能,扩大其应用范围,以双酚A型环氧树脂(EP)为改性剂,4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)为固化剂,聚醚砜(PES)为增韧剂,硅烷偶联剂KH-550改性后的纳米SiO_2作为无机填料,采用原位聚合法制备了KH-SiO_2/PES/MBMI-EP复合材料,并研究了复合材料的微观形貌、力学性能及耐热性能。红外光谱结果显示:改性后的纳米SiO_2在1555cm~(-1)处出现了N-H弯曲振动吸收峰,证明硅烷偶联剂已接枝到SiO_2表面。SEM结果表明:树脂基体加入PES与纳米SiO_2后,形成了一种多相结构,PES与纳米SiO_2可以协同增韧树脂基体,材料由脆性断裂转变为韧性断裂。力学性能测试表明:随着纳米SiO_2含量的增加,其力学性能呈现先上升后下降的趋势,当纳米SiO_2含量为1.5%时,复合材料的冲击强度及弯曲强度分别达到20.79kJ/m~2和157.23MPa,比树脂基体分别提高了102.2%和53.5%。热失重分析表明:纳米SiO_2的加入有利于提高复合材料的热分解温度,当SiO_2含量为1.5%时,复合材料的热分解温度达到411.3℃,比树脂基体提高了15.8℃。     

Fe2O3/PA6复合材料的制备及性能研究

将通过液压-热晶法合成的纳米Fe2O3粒子加入到聚合反应体系中进行原位聚合,制得纳米Fe2O3/PA6复合材料。通过扫描电镜研究了纳米Fe2O3在PA6基体中的分散情况,将复合材料挤压成直径为1mm的细线,测试了其力学性能和热学性能。结果表明,纳米Fe2O3在基体中分散均匀,当纳米Fe2O3质量分数为16.7%时,复合材料的最大失重速率温度比纯PA6提高了16.0℃,热稳定性得到提高,拉伸强度和拉伸模量比纯PA6分别提高了27.78%和109%。     

聚己内酯/聚乳酸/竹纤维复合材料制备及性能

以聚己内酯（PCL）和聚乳酸（PLA）共混物为基材,竹纤维（BF）作为增强材料,硅烷偶联剂为改性剂,通过模压成型制备了PCL/PLA/BF复合材料。研究了PCL和PLA质量比、BF质量分数、硅烷偶联剂用量以及模压温度对复合材料性能影响。结果表明,适宜的PCL/PLA质量比为1∶1,BF质量分数为40 %时BF/PCL/PLA复合材料的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率分别达到最大值11.26 kJ/m2,12.68 MPa和5.2 %;硅烷偶联剂用量为1 %时复合材料的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率分别达到最大值15.11 kJ/m2、13.15 MPa和5.8 %;模压温度为150 ℃时,复合材料的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率分别达到最大值14.51 kJ/m2、13.75 MPa和5.8 %。     

纳米SiO_2改性环氧树脂胶粘剂的研究

选择纳米 SiO_2 作为增强材料改性环氧树脂基体, 以物理分散法将纳米 SiO_2 分散在环氧树脂中。通过力学性能测试和热稳定性能测试, 研究了不同含量的纳米 SiO_2 对改性环氧树脂胶粘剂的热性能、拉伸性能和冲击性能的影响; 通过 NOL环测试和扫描电子显微镜(SEM) 分析, 研究了不同含量的纳米 SiO_2 对国产芳纶纤维/改性环氧复合材料的界面性能和层间剪切强度的影响。实验结果表明, 基体树脂中当 w( 纳米SiO_2)=3%时, 改性环氧树脂胶粘剂的拉伸强度和冲击强度分别提高了 28.8%和 22.6%, 复合材料的层间剪切强度(ILSS) 达到最大值, 比未改性胶粘剂提高约 56.8%。     

PBS/蒲草纤维复合材料的制备与性能

用蒸汽爆破后的蒲草纤维与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)制备复合材料,研究蒲草纤维的质量分数对复合材料力学性能、热学性能以及流变性能的影响。研究结果表明:随着蒲草纤维组分的增加,复合材料的弯曲强度和弯曲模量有明显提高,而冲击强度呈现先增大后减小的趋势,当蒲草纤维质量分数为5%时,冲击强度达到最大值5.49 k J/m2。热重分析结果表明蒲草纤维与PBS基体间存在互补作用使复合材料在高温条件下的热稳定性提高。DSC结果表明:随着蒲草纤维质量分数的增加,复合材料的结晶度和熔融温度都呈现增大趋势。平板流变结果表明:蒲草纤维降低了PBS分子的运动能力,增加了复合材料的黏度。     

静电自组装杂化纳米粒子改性酚醛树脂及其性能北大核心CSCD

通过改进的Hummer法制得氧化石墨烯(GO),而后通过静电自组装,将GO与经过多巴胺修饰的纳米ZrO_(2)粒子制得杂化纳米粒子ZrO_(2)-GO,最后通过原位聚合法制得ZrO_(2)-GO/酚醛树脂(PF)复合材料,对有关产物进行了结构表征和性能测试。结果表明:适量引入杂化纳米粒子,可明显改善PF的弯曲、冲击、摩擦性能和热稳定性,当杂化纳米粒子的质量分数为1.0%时,复合材料的弯曲强度、弯曲模量、冲击强度分别达到最大值78.75 MPa、3.88 GPa和14.74 kJ/m^(2),比PF分别提高了73.57%,52.75%和115.3%。当杂化纳米粒子质量分数为1.5%时,复合材料的摩擦系数降至0.92,比PF降低了26.9%。引入杂化纳米粒子后,PF的玻璃化温度、分解温度、残炭率均明显提高。     

PP/甘蔗皮纤维复合材料的拉伸性能

采用热压工艺制造聚丙烯(PP)/甘蔗皮纤维复合材料,并研究其拉伸性能。研究热压温度为175℃、压力为2 MPa、时间15 min工艺条件下纤维粒径大小和质量分数对复合材料拉伸强度和拉伸弹性模量的影响。结果表明:在甘蔗皮纤维质量分数为40%条件下,复合材料拉伸性能随着粒径减小呈现先增加后减少的趋势,当纤维粒径为40~60目(0.45~0.3 mm)时材料拉伸强度最大,为8.58 MPa,此时弹性模量为2.44 GPa;在相同纤维粒径40~60目条件下,纤维质量分数为40%时PP复合材料拉伸强度最大,纤维质量分数为50%时PP复合材料拉伸弹性模量最大,达到2.65 GPa。根据实验结果,甘蔗皮纤维增强PP复合材料在纤维粒径为40~60目、质量分数在40%时综合拉伸性能最佳。     

纳米ZnO改性PLA/PBS及其发泡体系的性能

采用熔融共混法制备了纳米氧化锌(ZnO)填充聚乳酸/聚丁二酸丁二酯(PLA/PBS)复合材料。研究了ZnO质量分数对复合材料的力学性能、结晶性能以及动态流变性能的影响。结果表明,随着ZnO含量的增加,复合材料的力学性能和结晶度先升高后降低,当ZnO质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度和冲击强度分别达到最大值40.99 MPa和8.82 k J/m~2,比未添加ZnO时分别提高了6.3%和28.2%,同时结晶度达到24.4%。动态流变性能测试表明,ZnO的质量分数为0.5%时,复合材料的损耗模量和储能模量均为最大值,反映出此时复合材料内部氢键和交联网络最完善,协同作用效果达到最佳状态,因此力学性能也最优。在ZnO质量分数为0.5%的基础上,采用超临界二氧化碳发泡法对复合材料进行间歇发泡,结果显示添加ZnO的发泡材料泡孔密度比未添加的高出一个数量级,泡孔尺寸分布更加集中,体积膨胀率更高。     

表面功能化SiO_2用于含油铸型尼龙的研究

通过甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)和十八烷醇(S)对纳米二氧化硅(SiO_2)进行表面功能化制得改性SiO_2(SiO_2-TDIS)。将含有SiO_2-TDIS的油料加入己内酰胺单体,通过阴离子开环聚合制得含SiO_2-TDIS/油铸型(OMC)尼龙复合材料,以提高复合材料的综合性能。通过傅里叶红外(FT-IR)、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)和万能试验机等手段对复合材料的结构与性能进行表征。结果表明,SiO_2-TDIS的表面接枝率为17.3%;SiO_2-TDIS/OMC尼龙材料的热稳定性增强,晶型以α型为主,SiO_2-TDIS在油滴中的稳定性增强;当质量分数为0.125%的SiO_2-TDIS加入OMC复合材料时,拉伸强度、缺口冲击强度和弯曲强度分别提高17.5%、57.7%和32.4%。SiO_2-TDIS的加入使OMC尼龙拥有较好的力学性能和摩擦性能。     

纳米SiO_2与POE协同增韧增强PP三元复合材料的制备及性能研究

利用熔融共混挤出方法制备了聚烯烃热塑性弹性体乙烯-辛烯共聚物(POE)/纳米二氧化硅(nano-SiO2)协同增韧增强聚丙烯(PP)三元复合材料(PP/POE/nano-SiO2)。通过冲击实验、拉伸实验、熔融结晶分析和热失重实验研究了POE与nano-SiO2的协同作用、nano-SiO2的含量对复合材料力学性能、熔融结晶行为和热学性能的影响。研究结果表明,POE与nano-SiO2的协同增韧明显优于POE单独对PP的增韧,nano-SiO2还体现出明显的增强作用。当nano-SiO2的质量分数为2%时,复合材料的室温冲击强度达最大值,其较PP/POE提高了72.6%,而在-35℃下较PP/POE的提高了200%。当nanoSiO2的质量分数为4%时,复合材料的室温拉伸强度达最大值,其较PP/POE增大了38.9%。熔融结晶分析表明,添加nano-SiO2导致复合材料的结晶度增大。热学性能分析表明,nano-SiO2的加入使PP/POE/nano-SiO2三元复合材料的热稳定性提高。     

尼龙11/蒙脱土纳米复合材料形态和性能研究

通过熔融共混法成功地制备了不同含量蒙脱土的尼龙11/蒙脱土纳米复合材料,利用X衍射(XRD)和透射电镜(TEM)研究了尼龙11/蒙脱土纳米复合材料的微观结构。结果表明,当蒙脱土质量分数小于2%时,形成了剥离型的纳米复合材料,当蒙脱土质量分数超过2%时形成了插层型的纳米复合材料。热重分析表明当蒙脱土质量分数为2%时,纳米复合材料的热分解温度比纯尼龙11提高了27℃。不同蒙脱土含量的纳米复合材料悬臂梁冲击强度均比纯尼龙11的高,但其拉伸强度在蒙脱土质量分数小于8%时降低,以后随蒙脱土含量的增加而提高。     

玻璃微珠填充改性聚甲醛复合材料的制备及性能研究

利用经硅烷偶联剂表面处理的玻璃微珠,通过双螺杆挤出机直接和间接共混挤出方法制备玻璃微珠填充改性聚甲醛(POM)复合材料。对两种方法制备的POM复合材料的力学性能进行了对比分析,并分析了玻璃微珠含量对间接法制备的POM复合材料熔体流动性能和热性能的影响。结果显示,采用间接法制备POM复合材料,当玻璃微珠质量分数为2%时,POM复合材料的缺口冲击强度达到最大值,为8.94 k J/m2,当玻璃微珠质量分数为5%时,POM复合材料的弯曲强度达到最大值,为124 MPa,较直接法制备的POM复合材料分别提高了28.1%和27.8%。添加适量的玻璃微珠有助于改善POM复合材料的熔体流动性能和热稳定性,当玻璃微珠质量分数为5%时,POM复合材料的熔体流动速率达到11.2 g/(10 min),较纯POM提高了24.4%;当玻璃微珠质量分数为10%时,POM复合材料的初始分解温度达到最大值,为400℃,较纯POM提高了近50℃。