镍钛合金在尿素溶液中水热合成纳米结构二氧化钛薄膜

采用尿素溶液对生物医用镍钛合金进行水热法表面改性,随后进行热处理。SEM、XRD和XPS分析表明,105℃、120℃水热处理24h和150℃处理8h后形成了钛酸铵的纳米片薄膜,150℃水热处理16h、24h后形成了由纳米颗粒和颗粒状沉积物组成的锐钛矿二氧化钛薄膜;随后的热处理使铵盐分解和二氧化钛结晶。在0.9%NaCl溶液中的动电位极化实验表明,水热处理试样的耐蚀性比抛光试样更好。刚制备的试样亲水性很好,但在空气中放置时,水的接触角升高,而3h紫外光照处理后接触角可降低到10°以下。拉伸实验表明,在150℃水热处理16h、24h和热处理制备的镍钛基体上的二氧化钛薄膜具有较好的附着性。     

电感耦合等离子体对HDPE粉体的表面处理

用搅拌式电感耦合等离子体反应器对高密度聚乙烯（HDPE）粉体进行表面处理,采用水接触角、红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）对等离子体处理前后HDPE粉体的水接触角、表面成分的变化进行分析。实验结果表明,随着等离子体处理时间延长和放电功率增加,水接触角减小。在功率100W处理30min后,水接触角从处理前...     

热处理对激光选区熔化成型316L合金综合性能的影响

为获得力学性能优良的316L合金,研究了激光选区熔化(SLM)成型316L合金试样在400℃/2 h、900℃/2 h、1050℃/2 h热处理后的微观组织与力学性能.使用拉伸试验机和冲击试验机分别对试样进行拉伸和冲击实验;用数显硬度计测试316L合金在不同热处理工艺下的硬度差别,通过光学显微镜和SEM观察试样的断裂表面组织形貌,分析断裂机理.采用电子背散射衍射仪观察热处理前后晶面的相位变化.结果表明:SLM成型试样在900℃/2 h水冷条件下,抗拉强度最高达到680 MPa;在1050℃/2 h水冷条件下,试样具有最大(18％)的延伸率;试样的硬度随着热处理温度的升高呈现出先升高后降低的趋势.未处理的SLM成型试样沿沉积方向形成柱状晶粒,但经处理的试样随着热处理温度的升高,合金元素固溶重组,晶面位向差减小,得到较均匀的各向同性配置.     

固相法磷酸铝的表面疏水改性

为了提高磷酸铝与有机物的相容性,利用固相法对磷酸铝粉体进行表面疏水改性,采用傅里叶红外光谱、热重分析和热场发射扫描电子显微镜等测试手段对改性前、后粉体的性质以及改性机理进行分析。结果表明,在80℃恒温水浴下,经质量分数为6%的硅烷偶联剂改性后,磷酸铝粉体的活化指数达到99%以上,与水的接触角约为130°;200℃热处理2 h后,偶联剂对粉体表面的改性方式由物理吸附转变为化学吸附,活化指数达到100%,与水的接触角提高为145°左右。     

最终热处理温度对针刺无纬布C/C复合材料性能的影响

以针刺无纬布预制体为增强体,采用化学气相渗透与沥青浸渍/高压炭化工艺制备高密度(≥1.90g/cm~3)的C/C复合材料,对完成致密的材料分别进行了900℃及1500℃的最终热处理,研究了最终热处理温度对C/C复合材料力学性能、热膨胀系数的影响。结果表明,与未处理的试样相比,经过最终热处理的试样孔隙率明显增大,热处理温度越高孔隙率越高,经过1500℃热处理的试样孔隙率达到9.05%,高出58.2%;经过最终热处理的试样力学性能及轴向热膨胀系数均下降,并且随着热处理温度的升高,轴向热膨胀系数降低越明显,经过1500℃处理的试样1000℃下轴向热膨胀系数由处理前的2.120×10-6/℃降至1.002×10-6/℃,降低幅度达53%,而力学性能总体降低幅度不是很大。     

ATBC/PLA-TP复合片材的制备及性能研究

目的制备具有抗氧化性的增韧聚乳酸(PLA)基片材。方法采用乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)、聚乳酸与茶多酚(TP)共混制备复合片材,差示扫描量热分析(DSC)探究试样的热力学性能,采用力学性能测试片材的抗拉强度和断裂伸长率,通过傅里叶红外光谱(FTIR)判断材料内部作用,采用水接触角和透湿性测试衡量片材的亲水性和阻湿性,采用DPPH法测试片材抗氧化性。结果断裂伸长率最高提升了108.7%,而试样的抗拉强度无规律变化;通过红外测试得出C=O向低波数移动。ATBC和TP的加入可以有效促进PLA结晶。水接触角测试表明改性前后的PLA表面疏水,而加入了TP后,材料表面显著亲水,且含有TP的试样水蒸气阻隔性变差。抗氧化性测试结果表明,加入质量分数为1%的TP后的片材抗氧化性显著提升,其抗氧化能力相当于质量浓度约为300mg/L的L-抗坏血酸(Vc)。结论 ATBC/PLA-TP复合片材性能良好且具备发展潜力。     

MAH等离子体改性PVDF薄膜表面的亲水性研究

以马来酸酐(MAH)低温等离子体接枝聚合的方法对聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜表面进行亲水改性.分析了袁面的MAH化学结构;考察了等离子体功率与表面聚合量和表面水接触角的关系;讨论了改性薄膜在热浓硫酸中长期作用的结果.结果表明:等离子体使MAH在表面双键打开并接枝聚合;聚合量随处理功率的增加呈先上升后下降的趋势,30W时最大;经过等离子体处理后,水接触角由97°下降至45°～70°,水解后降低至40°～55°,30W的改性膜表面水接触角最小;改性薄膜在热浓硫酸中作用1000h后,MAH聚合物没有被腐蚀掉,与未浸泡硫酸试样相比,水接触角变化不大.     

兼具高强度、高韧性和自修复性能的环氧树脂改性热可逆聚氨酯

将E51环氧树脂引入基于Diels-Alder反应的热可逆聚氨酯，制备出环氧树脂改性热可逆自修复聚氨酯材料。引入环氧树脂，可提高改性热可逆聚氨酯的拉伸强度、杨氏模量、冲击韧性和邵氏硬度且保持较高的断裂伸长率。添加20%的环氧树脂制备的环氧树脂改性热可逆聚氨酯材料兼具优异的强度、韧性、硬度等力学性能和良好自修复性能。当环氧树脂改性热可逆聚氨酯出现裂纹裂缝等损伤后，在130℃处理20 min及60℃处理24 h便可修复损伤，并可实现同一部位多次损伤的重复自修复。力学性能提高的原因，是刚性环氧树脂相与聚氨酯弹性相相互缠结形成互穿聚合物网络结构产生的“强迫互溶”和“协同效应”；而多次重复自修复则归因于热可逆Diels-Alder反应和分子链热运动的协同作用。     

05Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢真空时效热处理氧化变色原因分析

采用不同工艺制度对05Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢进行了真空时效热处理,研究了影响05Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢表面时效氧化变色的各种因素。结果表明:05Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢对真空时效气氛比较敏感,氧化变色主要与材料的高铬含量有关,为避免05Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢表面氧化变色,最好在还原气氛中进行真空时效热处理;若在现有真空弱氧化气氛中进行时效处理,如出炉温度降低到60℃以下,试样表面颜色基本不变,其表面质量满足要求;采用丙酮超声波清洗方式进行前处理可使试样时效氧化变色问题得到有效改善。     

预处理对竹束及竹木重组材性能影响

采用接触角/界面张力测定仪、电子顺磁共振波谱(ESR)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)分析了炭化、微波处理后竹束的物理化学性能,利用经过不同预处理的竹束制备了竹木重组材,研究了预处理对竹木重组材物理力学性能的影响。结果表明,炭化处理后竹束表面接触角变大,微波处理后竹束表面接触角变小;炭化处理后竹束表面的自由基浓度降低,微波处理后的竹束表面自由基浓度增大;炭化、微波处理均能使竹束表面纤维素结晶度增大,但炭化处理结晶度增幅较大;炭化处理后竹束表面亲水性羟基减少,而微波处理后竹束亲水性羟基增加;预处理竹木重组材的MOR值较未处理材降低,MOE值变化幅度很小,炭化处理竹木重组材IB和TS值较未处理材下降,而微波处理竹木重组材IB和TS值上升。     

铝矾土改性竹粉/HDPE复合材料性能

为制备高性能的木塑复合材料,扩展其应用领域,采用A-171硅烷偶联剂对竹粉进行表面改性,并添加一定量的铝矾土,经热压成型制备了竹粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料。分析了铝矾土用量对竹粉/HDPE复合材料力学性能、耐热性和摩擦性能的影响。采用XRD分析了铝矾土的结晶特性,利用SEM和EDS分析了竹粉/HDPE复合材料的断面形貌和表面元素分布情况。结果表明:加入适量铝矾土后,竹粉/HDPE复合材料的力学强度、耐热性及耐磨性能得以改善。铝矾土在竹粉/HDPE复合材料基体中分布均匀,可有效承担载荷,同时提高了竹粉/HDPE复合材料的结晶性能,降低了竹粉/HDPE复合材料在外在应力下引起的变形和破坏;但铝矾土用量过高,分布不均匀,容易形成团聚现象,导致竹粉/HDPE复合材料的力学强度和耐磨性降低,线性热膨胀系数增大。     

玻璃纤维含量对竹粉/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

为利用玻璃纤维提高木塑复合材料的综合性能,探讨玻璃纤维含量对竹粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料性能的影响规律,首先,采用A-171硅烷偶联剂对竹粉表面进行了改性,并加入了一定量的玻璃纤维;然后,采用热压成型工艺制备了玻璃纤维-竹粉/HDPE复合材料;最后,考察了玻璃纤维含量对复合材料力学性能、热学性能及摩擦学性能的影响,并利用SEM观察材料的断面和磨损表面形貌。结果表明:当玻璃纤维含量为3wt%时,能显著提高竹粉/HDPE复合材料的拉伸强度和弯曲强度,与未添加玻璃纤维的复合材料相比,添加玻璃纤维后复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别提高了19.41%和23.54%;在30~60℃温度范围内,复合材料长度-宽度方向上的线膨胀系数随着玻璃纤维含量的增加而明显减小,而同一复合材料的线膨胀系数随温度的升高而逐步增大;在氮气气氛下,随玻璃纤维含量的增加,竹粉/HDPE复合材料的摩擦系数先逐渐增大,而后基本保持不变,磨损率逐渐减小。所得结论显示玻璃纤维含量为3wt%~7wt%的木塑产品适用于建筑横梁(如凉亭或桥梁等),而玻璃纤维含量为7wt%~10wt%的木塑产品适用于高人流量场所(如公园或休闲绿道等)的地面铺装。      

四种植物纤维/高密度聚乙烯木塑复合材料耐海水腐蚀性能比较

为比较桉木、杨木、竹粉和稻壳为改性相的高密度聚乙烯（HDPE）基四种木塑复合材料耐海水腐蚀性能,对其进行模拟海水加速腐蚀试验,测试四种HDPE基木塑复合材料腐蚀前后力学性能和色差值,分析其腐蚀前后微观形貌和官能团变化。结果表明:模拟海水腐蚀导致四种HDPE基木塑复合材料两相结合质量变差（裂隙和空洞增多）,力学性能下降,色差值变大（桉木/HDPE、杨木/HDPE和稻壳/HDPE复合材料趋于变白、变黄和变绿,竹粉/HDPE复合材料趋于变白、变蓝和变绿）,羟基含量增多。模拟海水腐蚀21天,四种HDPE基木塑复合材料弯曲强度和弯曲模量降幅为:桉木/HDPE复合材料分别为12.94%和23.18%;竹粉/HDPE复合材料分别为15.45%和23.20%;稻壳/HDPE复合材料分别为18.53%和25.15%,杨木/HDPE复合材料分别为18.52%和34.21%。模拟海水腐蚀后,力学性能下降和颜色变化及断面裂隙和孔洞缺陷最少的是桉木/HDPE复合材料,最多的是杨木/HDPE复合材料。      

聚乙二醇改性相变微胶囊制备MicroPCMs-WF/HDPE复合材料物理力学性能

以正十二烷醇（DA）为芯材,密胺树脂（MF）和聚乙二醇改性密胺（PMF）树脂为壁材制备了相变微胶囊（MicroPCMs）,并分别添加到木粉/高密度聚乙烯（WF/HDPE）复合材料中,获得了具有相变蓄热能力的MicroPCMs-WF/HDPE复合材料。采用SEM、FTIR和纳米压痕等方法对MicroPCMs的表面形态、力学性能进行了分析与表征,同时对MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的物理力学及热性能进行了测试。结果表明:经聚乙二醇改性后,改性微胶囊（PMF-MicroPCMs）的弹性模量和硬度较未改性微胶囊（MF-MicroPCMs）分别增加了13.9%和30.0%;MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的熔融温度区间（22.2~28.7℃）满足人体舒适温度范围,较纯WF/HDPE复合材料温度变化速率明显减缓;相比纯WF/HDPE复合材料,MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的吸湿性、冲击强度和表面硬度增加,弯曲和拉伸性能下降;PMF-MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的性能均优于MF-MicroPCMs-WF/HDPE复合材料,且达到了木塑装饰板材的力学性能标准要求。      

短切碳纤维表面处理对木粉/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

木粉（WF）填充增强高密度聚乙烯（HDPE）复合材料具有良好的环境效益,少量引入短切碳纤维（SCF）可进一步提高其力学性能。为改善SCF与WF/HDPE复合材料中塑料基体的界面结合,提高SCF在WF/HDPE复合材料中的增强作用,采用气相、液相及气液双效氧化3种表面处理方式处理SCF,通过挤出工艺制备短切碳纤维增强木粉/高密度聚乙烯复合材料（SCF-WF/HDPE）,探讨了不同处理方法对SCF-WF/HDPE复合材料性能的影响。SEM观察显示,表面处理增大了SCF的表面粗糙度,可提高其与基体的界面结合;动态力学性能分析证实碳纤维提高了存储模量。测试结果表明：表面处理过的短切碳纤维可使SCF-WF/HDPE复合材料的力学性能、热力学性能和蠕变性能均得到显著提高,其中气相表面处理的效果最好。对比WF/HDPE复合材料,SCF-WF/HDPE的拉伸强度提高了34.5%,弯曲强度提高了23%,冲击强度提高了54.7%。     

改性芳纶纤维增强木粉/高密度聚乙烯复合材料的力学性能

采用螺杆挤出机研究了添加连续芳纶纤维增强木粉/高密度聚乙烯（CAF-WF/HDPE）复合材料,为改善CAF与WF/HDPE复合材料界面相容性,分别采用磷酸和硅烷偶联剂处理纤维。对比表面处理前后的CAF形态分析显示,经过处理的CAF表面粗糙度增加;采用磷酸和硅烷偶联剂处理,纤维束从基体中的拔出强度分别提高了94.9%和77.6%,表明处理后的CAF与WF/HDPE复合材料的界面结合强度有所提高。对比WF/HDPE复合材料,在挤出成型过程中加入未处理CAF,CAF-WF/HDPE复合材料拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了32.1%、35.1%、515.1%;CAF采用硅烷偶联剂处理后,CAF-WF/HDPE复合材料对应的力学性能分别提高了42.0%、37.4%、550.2%。动态力学分析表明:表面处理后CAF与WF/HDPE复合材料的界面相容性得到改善。      

离子聚合物改性木粉/HDPE复合材料流变特性

为了提高木塑复合材料（WPC）的加工流动性能,利用离子聚合物改性WPC,通过HAAKE Minilab微量混合流变仪研究了离子聚合物改性木粉/高密度聚乙烯（HDPE）的毛细管流变特征。结果表明：添加与未添加离子聚合物的木粉/HDPE均为非牛顿流体中的假塑性流体,均呈现出“剪切变稀”的效应;随着钠离子聚合物含量的增加,改性木粉/HDPE的剪切应力和表观黏度均随着剪切速率的增大呈现降低的趋势,表明钠离子聚合物的加入可以显著改善聚合物熔体的流动特性;添加4wt%的钠离子聚合物和4wt%的锌离子聚合物的木粉/HDPE剪切应力和表观黏度均要低于添加4wt%的偶联剂马来酸酐接枝聚乙烯（MAH-g-PE）的WPC的值,表明与MAH-g-PE相比,离子聚合物更能够改善WPC的流动性能,减小熔体流动时HDPE与木粉之间的摩擦阻力;SEM分析表明,添加离子聚合物后HDPE塑料对木粉有很好的包覆效果,没有明显的界面缝隙,且在WPC断面上存在大量的毛刺纤维。     

Polybutene as a matrix for wood plastic composites

This study examined the feasibility of using polybutene-1 (PB-1), a ductile plastic, as a matrix for manufacturing wood plastic composites (WPCs) with improved toughness and ductility compared to currently commercialized WPCs. The processability, tensile, flexural, and impact properties of injection molded PB-1/wood-flour composite samples with varying proportions of wood flour were characterized. Analysis also included the morphology of fractured samples surface and adhesion between the polymer and wood flour using SEM. Comparisons of the mechanical properties and adhesion in the PB-1 composites to those of HDPE and PP-based WPCs found the composites made with PB-1 matrix significantly inferior in strength and stiffness (both in tensile and flexural) than their counterparts made of HDPE and PP matrices. In contrast, the processability, elongation at break, impact strength and adhesion in PB-1/wood-flour composites, superior to those of HDPE and PP, confirmed their suitability for use as a matrix in composites intended for applications subjected to high impacts.     

Agro-residue reinforced high-density polyethylene composites: Fiber characterization and analysis of composite properties

The main objective of this research was to study the potential of agro-residues such as wheat straw, cornstalk and corncob as reinforcements for thermoplastics as an alternative to wood fibers. High-density polyethylene (HDPE) composites were prepared with a high content of agro-residues (65 wt.%). Surface chemistry of agro-residues was studied in comparison with wood flour with a view to evaluate its importance in determining the end-use properties of the composites. Surface chemistry showed a more carbon rich surface for wheat straw compared to cornstalk, corncob and wood flour. Thermal degradation characteristics of the fibers were studied to investigate the feasibility of these fibers to the processing point of view. The results showed that the agro-residues starts decomposition as low as 200 °C indicating that they can be processed with thermoplastics having a melt temperature less than 200 °C. Mechanical properties and water absorption properties of the composites were studied to evaluate the viability of these fibers as reinforcements in HDPE. Wheat straw filled HDPE composites exhibited superior mechanical properties compared to cornstalk, corncob and even wood flour filled HDPE, where as cornstalk showed comparable mechanical properties to that of wood flour–HDPE composite. All the composites exhibited a high uptake of water due to the high amount of filler present and incorporation of compatibilizer decreased the water uptake of the composites. It was observed that irrespective of the presence of compatibilizers, flexural properties of the composites were decreased considerably after water absorption.     

偶联改性纳米HAP/HDPE挤出复合生物材料的力学性能和微观结构

通过化学共沉淀-水热合成法制备纳米级羟基磷灰石(HAP),再用自制模具制备出偶联剂改性纳米HAP/高密度聚乙烯(HDPE)挤出复合材料.通过SEM观察以及力学性能测试,研究了偶联剂改性纳米HAP/HDPE复合材料的微观结构和力学性能.结果表明: 添加硅烷偶联剂后,HAP/HDPE复合材料的力学性能获得提高,偶联剂含量为2%(质量分数)时拉伸强度最高.而当HAP含量为20%(质量分数)时,复合材料的拉伸强度和抗弯强度最高.添加了偶联剂,HAP微粒表面与HDPE有较好的亲和性,断裂过程中应力诱发的塑性变形增加,裸露的HAP颗粒明显减少.通过口模挤出可以使得聚乙烯分子链在应力作用下伸直取向,大量平行于长轴且紧密排列的微纤维形成.