炭纤维增强尼龙复合材料性能及产品应用研究

研究了炭纤维用量对炭纤维/PA66复合材料力学性能的影响,炭纤维长度、分布、含量对炭纤维/PA66复合材料体系摩擦磨损性能的影响。结果表明:复合材料的拉伸强度随着炭纤维用量增加而增大,但质量分数超过15%后,增幅缓慢。在同一载荷下,随着炭纤维用量的增加,复合材料体系的摩擦系数先降低后升高;炭纤维质量分数20%时,复合材料体系的摩擦系数最小,较PA66树脂降低了1/3;相容剂、耐磨助剂用量对炭纤维/PA66复合材料扶正器专用料体系影响较大,适当的用量可以提高扶正器的使用寿命。     

炭纤维增强尼龙复合材料性能及产品应用研究北大核心

研究了炭纤维用量对炭纤维/PA66复合材料力学性能的影响,炭纤维长度、分布、含量对炭纤维/PA66复合材料体系摩擦磨损性能的影响。结果表明:复合材料的拉伸强度随着炭纤维用量增加而增大,但质量分数超过15%后,增幅缓慢。在同一载荷下,随着炭纤维用量的增加,复合材料体系的摩擦系数先降低后升高;炭纤维质量分数20%时,复合材料体系的摩擦系数最小,较PA66树脂降低了1/3;相容剂、耐磨助剂用量对炭纤维/PA66复合材料扶正器专用料体系影响较大,适当的用量可以提高扶正器的使用寿命。     

表面处理对CF/PA66复合材料磨损性能的影响

采用电化学氧化法和氨气法分别对碳纤维(CF)进行表面处理后,用双螺杆挤出机共混造粒和注塑成型制备CF/PA66复合材料,研究了表面处理对CF/PA66复合材料磨损性能的影向。结果表明:随着CF含量的增加,CF/PA66复合材料的耐磨损性能提高;对CF进行表面处理,可提高CF/PA66复合材料的耐磨损性能,氨气法得到的CF/PA66复合材料的耐磨损性能优于电化学氧化法,当添加CF质量分数为15%时,其体积磨损速率比电化学氧化法的约降低48%。     

PA6/CF/EG导电复合材料的制备与性能

采用熔融共混法制备了不同碳纤维/热膨胀石墨(CF/EG)比例的尼龙6/碳纤维/热膨胀石墨(PA6/CF/EG)导电复合材料并研究其性能。结果表明,CF的加入能显著提高复合材料的力学性能;而随着EG含量的提高,复合材料的导电性能和导热性能显著提高,但力学性能在一定程度上得到降低。当CF质量分数为20%时,复合材料具有最优的力学性能,当EG质量分数为20%时,复合材料体积电导率可显著提高至0.262 S/m,热导率可达1.3379W/(m·K)。     

不同工艺条件下PEEK/CF复合材料摩擦磨损特性

以碳纤维(CF)为增强相,制备了在不同处理工艺下的聚醚醚酮(PEEK)/CF复合材料,采用摩擦磨损试验机对复合材料的摩擦学性能进行测试并通过三维形貌仪以及扫描电子显微镜分析磨痕微观形貌。研究结果表明,CF的添加会增加PEEK/CF复合材料的摩擦系数,而且随着CF含量的增加,摩擦系数也逐渐增加;但PEEK/CF复合材料的磨损量会随着CF含量的增加,呈现出先减小后增加的趋势。不经过热处理时,CF质量分数在20%时,磨损量从CF质量分数为0%的2.9×10~(–7) mm~3/(N·m)降至1.8×10~(–7) mm~3/(N·m),当CF质量分数为40%时,磨损量急剧增大。经过热处理后,PEEK/CF复合材料的耐磨性有所提升,当CF的质量分数为20%时,磨损量为1.2×10~(–7) mm~3/(N·m),相较于未热处理的复合材料,磨损量减少了35.4%。     

CF/PTFE混编织物增强自润滑复合材料的压缩性

采用环氧树脂、固体润滑剂及碳纤维布/聚四氟乙烯(CF/PTFE)混编织物来制备复合材料,测试复合材料在常温下的压缩强度、摩擦系数并对其破坏机理进行分析。结果表明,CF增强自润滑复合材料的压缩强度可达503.25 MPa。CF/PTFE混编增强自润滑复合材料压缩强度大幅下降。质量分数20%PTFE混编增强自润滑复合材料压缩强度为243.89 MPa,相比CF增强自润滑复合材料下降51.65%。质量分数20%PTFE混编增强自润滑复合材料摩擦系数较CF增强自润滑复合材料摩擦系数降低了32.35%。     

GO-g-PPE改性PA66复合材料的制备与性能

首先通过静电作用将氧化石墨烯(GO)与2,3–环氧丙基三甲基氯化铵(GTMAC)结合,再与马来酸酐(MAH)接枝聚苯醚(PPE)(PPE-g-MAH)发生反应,制得PPE接枝GO (GO-g-PPE)作为尼龙66 (PA66)材料的改性剂,采用共混挤出方式得到GO-g-PPE改性PA66复合材料。探讨了接枝前后的改性剂及添加量对复合材料力学性能、吸水率和摩擦性能的影响,采用扫描电子显微镜、差示扫描量热分析对复合材料界面相容性及热性能进行表征。结果表明,接枝后的GO-g-PPE与PA66的界面相容性明显优于仅添加GO/PPE的效果;当加入GO-g-PPE的质量分数≤0.8%时,随着GO-g-PPE用量的增加,GO-g-PPE改性PA66复合材料的力学性能有所提升,再继续增加GOg-PPE的用量反而使复合材料的力学性能下降。添加质量分数0.8%的GO-g-PPE时,GO-g-PPE改性PA66复合材料的热性能、力学性能最佳,与纯PA66相比,复合材料的结晶温度升高4℃,拉伸强度提高8.9%,断裂伸长率提高17.9%,缺口冲击强度提高37.6%;添加质量分数1.0%的GO-g-PPE时,复合材料的吸水率降低35.1%,摩擦系数减小14.3%。     

氮化硅/碳纤维/环氧树脂复合材料的制备研究

采用高温模压成型法制备氮化硅/碳纤维/环氧树脂导热复合材料(SiN/CF/EP)。研究了34SiN用量和表面改性对SiN/CF/EP复合材料导热性能、导电性能和力学性能的影响。结果表明,复合材料3434的导热性能随SiN质量分数的增加而增大,当SiN质量分数为40%时,导热率为1.02W/mK;而3434SiN/CF/EP复合材料的导电率随SiN质量分数的增加而呈线性降低;力学性能则随SiN质量分数的增加先343434增大后降低。表面改性有助于进一步提高SiN/CF/EP复合材料的导热性能和力学性能。34     

回收PET/PA66复合材料的研究

采用OZ作为反应相容剂,通过反应挤出制备了回收聚对苯二甲酸乙二酯(PET)/聚酰胺66(PA66)复合材料。研究了相容剂用量对复合材料的拉伸强度、冲击强度、流变性能和形态结构等的影响。结果表明,PA66质量分数为60%、相容剂OZ质量分数为5%时,可以得到综合性能与PA66相当的复合材料,降低了PA66的成本,同时使PET得到了回收。     

纤维增强聚苯硫醚复合材料摩擦磨损性能的研究

分别以玻璃纤维(GF)与碳纤维(CF)作为增强体制备了聚苯硫醚(PPS)纤维增强复合材料。研究了GF/PPS和CF/PPS复合材料的摩擦磨损性能,以及不同体积分数的纤维增强体、不同载荷与滑动速度对复合材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明:GF与CF的引入有效地提高了复合材料的摩擦磨损性能;随纤维体积分数的增加复合材料的摩擦系数逐渐增加,随载荷的增加复合材料的摩擦系数逐渐降低,但磨损率增大。     

PA66/Nano-CeO_2复合材料的抗紫外性能及流变性能研究

采用共混的方法制备了聚酰胺66/纳米氧化铈(PA66/nano-CeO_2)复合材料,研究了nano-CeO_2及其用量对PA66抗紫外性能和流变性能的影响。结果表明:PA66/nano-CeO_2复合材料具有较好的紫外线屏蔽效果,当nano-CeO_2用量大于2.0%时,PA66/nano-CeO_2复合材料达到了"防紫外产品"国家标准(UPF50,UVA5%);PA66/nano-CeO_2复合材料的表观黏度分别随着剪切速率和温度的提高而降低;随着nanoCeO_2用量的增加,复合材料的表观黏度先降低后提高;PA66/nano-CeO_2复合材料的非牛顿指数(n)随着温度的提高而增大,n随着nano-CeO_2用量的增加先增后降;PA66/nano-CeO_2复合材料的黏流活化能随着nano-CeO_2用量的增加先减小后增加。     

PPS/PAI/CF复合材料摩擦磨损性能的研究

采用模压成型法制备了聚苯硫醚(PPS)/聚酰胺酰亚胺(PAI)合金及其碳纤维(CF)改性复合材料。测试分析了该复合材料的力学性能,并通过扫描电镜(SEM)对其摩擦磨损表面形貌进行了观察,探讨了复合材料的摩擦磨损性能;考察了PPS/PAI合金的最优配比及CF含量对PPS/PAI/CF复合材料性能的影响。结果表明:PAI的加入改善了PPS的力学性能,当PPS/PAI质量比为40/60时,PPS/PAI合金的力学性能最优;另外,CF的加入使PPS/PAI/CF填充复合材料的摩擦系数和磨损量大幅度下降,其中,当CF含量为30%时,PPS/PAI/CF填充复合材料的摩擦系数和磨损量较未填充PPS/PAI分别下降了66%和90%。     

高性能碳纤维增强尼龙10T复合材料制备与性能

以半芳香族尼龙聚对苯二甲酰葵二胺(PA10T)为基体树脂,采用碳纤维(CF)增强改性的方式制备高性能CF增强PA10T复合材料,研究不同质量分数的CF对PA10T/CF复合材料力学性能的影响。通过扫描电子显微镜对PA10T/CF复合材料的断面形貌进行分析,结合X射线衍射分析和差式扫描量热分析对复合材料的熔融、结晶过程和晶体结构进行分析,采用热重分析测试了复合材料的热稳定性。结果表明,CF的加入显著提高了PA10T/CF复合材料力学性能,当CF质量分数为30%,PA10T/CF复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲弹性模量分别达到253,360 MPa和20.1 GPa,比纯PA10T的性能分别提高216%,323%和675%。CF在复合材料结晶过程中起到异相成核作用,为结晶过程提供大量晶核,CF诱导α晶型PA10T晶态结构发生变化;同时也对分子链的运动折叠产生阻碍,导致晶粒生长不完善出现晶粒细化现象。加入CF后,复合材料结晶温度提高,结晶度随CF含量提高呈先下降后上升的变化趋势,同时热稳定性提高,当CF质量分数为10%时,复合材料热分解起始温度及失重50%的温度分别比纯PA10T提高10....     

高流动性PA6在GF增强PA66体系中的应用

以尼龙(PA)66和高流动性PA6为基体树脂,采用熔融共混方法制备了PA66/高流动性PA6/GF复合材料,考察了高流动性PA6用量对复合材料的结晶熔融行为、热变形温度(HDT)、熔体流动速率(MFR)、表面性能和力学性能的影响。结果表明,在GF质量分数为40%的情况下,当高流动性PA6用量不高于基体树脂总质量的20%时,复合材料表现出PA66的结晶熔融行为特征,HDT随高流动性PA6用量的增加略有下降;随高流动性PA6用量增加,复合材料的MFR显著提升;当高流动性PA6用量达到基体树脂总质量的20%时,复合材料制品表面浮纤问题得到解决,此时复合材料的拉伸和弯曲强度与未加高流动性PA6时相当,简支梁和悬臂梁缺口冲击强度则分别提高了17.6%和16.4%,MFR为18.3 g/10 min,较未加高流动性PA6时提升1倍,具有最佳的综合性能。     

短碳纤维质量分数对增强PBT/CF复合材料性能的影响

以聚丁烯对苯二甲酸酯(PBT)为基体,以短切碳纤维为增强体,传统射出成型和超临界流体微细发泡射出成型的方法制备碳纤维增强热塑性复合材料试样,借助万能试验机、冲击试验机、示差扫描热分析仪、热重分析仪等手段,研究了碳纤维质量分数(0、1%、3%、5%、8%、13%)对力学性能和热性能的影响。结果表明:传统射出成形与超临界流体微细发泡射出成形随着碳纤维质量分数的增加,PBT/CF复合材料力学性能趋势基本相同。随着碳纤维质量分数的增加,PBT/CF复合材料的拉伸强度先增加,后略有下降,8%时上升最大为40.2%,韧性均有明显下降的趋势,8%时下降最大为47.2%。在DSC方面,PBT/CF复合材料随着碳纤维质量分数的增加,Tm逐渐上升。当碳纤维质量分数增加13%时,T_m值最高为220.78℃;T_d最高值为407.16℃,提升了3.91℃。     

碳纤维增强尼龙66复合材料的制备及性能

采用双螺杆挤出机熔融共混法制备了碳纤维(CF)增强尼龙66复合材料(PA66/CF),对其结构进行了表征,并研究了其力学性能。扫描电镜照片显示,在PA66/CF复合材料中,CF与PA66基体充分粘结在一起,其微观形貌表明,体系中碳纤长度为0.5~0.7 mm。力学性能测试发现,与尼龙66相比,PA66/CF复合材料各项力学性能指标均有大幅度提高。当加入4束碳纤维时,PA66/CF复合材料力学性能最佳,该复合材料的拉伸强度为200.2 MPa,与PA66相比提高了113.2 MPa;弯曲强度为280.2 MPa,比PA66提高了190.3 MPa;弯曲模量为13560.8 MPa,比PA66提高了10628.7 MPa;冲击强度为14.8 kJ/m^2,比与PA66提高了6.3 kJ/m^2。该PA66/CF复合材料密度较小、力学性能优良,可以广泛应用于风电叶片、发动机罩盖、仪表盘、车尾门等产品当中。     

短纤维增强热塑性聚氨酯弹性体复合材料的性能研究

通过短切碳纤维(CF)与热塑性聚氨酯弹性体(TPU)共混改性制得一系列不同CF质量分数(含量)、不同方法处理CF的碳纤维/TPU复合材料。重点研究了不同CF质量分数和不同表面处理方法对碳纤维/TPU复合材料的微观形态、物理机械性能、热性能和动态力学性能的影响。研究结果表明:随着CF质量分数的提高,复合材料的杨氏模量和压缩模量逐渐提高,当CF质量分数为25%时,拉伸强度出现最大值。热性能和动态性能也均以CF质量分数为25%时最佳。各种表面处理中以胺基硅烷KH5501处理CF对CF/TPU复合材料的机械性能和热稳定性改善效果明显;而TCA-K44和浓硝酸氧化刻蚀CF/TPU复合材料则表现出较好的韧性和弹性。SEM分析结果表明,TPU与CF间具有很好的粘接。     

碳纤维/聚丙烯复合材料的制备及性能研究

为了提高聚丙烯(PP)材料的拉伸性能、摩擦性能等力学性能,采用液相氧化的方法将碳纤维(CF)预处理,并将预处理后的碳纤维填充到聚丙烯中,制备CF/PP复合材料,研究其对聚丙烯材料的力学性能和摩擦性能的影响。实验结果表明:CF/PP复合材料的拉伸性能较PP材料提高、冲击性能降低、材料摩擦系数降低,在一定范围内,材料的拉伸强度与碳纤维的含量基本成正比,但当CF含量超过7.5g时纤维的增强效果变得缓慢。随着CF含量的增加CF/PP复合材料的抗冲击性能、摩擦系数明显下降。     

高流动性碳纤维增强尼龙66的制备与性能

以尼龙66为基体材料,添加碳纤维、增韧剂、流动改性剂等相关功能助剂,通过双螺杆挤出机制备了碳纤维增强尼龙66复合材料,采用注塑工艺制备了碳纤维增强尼龙66复合材料的标准试样,研究了碳纤维及流动改性剂含量对复合材料力学性能和熔体流动性能的影响。结果表明,提升碳纤维含量可以大幅度提高碳纤维增强尼龙66复合材料的力学性能,当碳纤维质量分数为35%时,复合材料的拉伸强度达到251 MPa,比纯尼龙66树脂提高了210%,弯曲强度由纯树脂的72 MPa提高到358 MPa,提高了397%,缺口冲击强度提高了178%,达到22 kJ/m~2。通过加入流动改性剂可以提高碳纤维增强尼龙66复合材料的熔体流动速率(MFR),并且不影响复合材料的力学性能,当流动改性剂的质量分数为1%时,碳纤维质量分数为25%的复合材料的MFR达到16.1 g/(10 min),比未添加流动改性剂时提高了193%,碳纤维质量分数为35%的复合材料的MFR为15.5 g/(10 min),比未添加流动改性剂时提高了319%。     

玻璃纤维增强尼龙66复合材料的结构与性能

使用双螺杆挤出机,采用共混改性方法制备玻璃纤维(GF)增强尼龙66(PA 66)复合材料(GF-PA 66),并对其结构、热性能和力学性能进行了表征。结果表明:制备的GF质量分数分别为20%,25%,30%的GF-PA 66复合材料的密度均低于1.4 g/cm~3,GF在GF-PA 66复合材料体系中呈现纤维交错复杂的网络结构;GF-PA 66复合材料的起始热降解温度均在320℃以上,具有较好的耐热性;随着GF含量的增加,GF-PA 66复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量升高,当GF质量分数达到30%时,复合材料的拉伸强度为147.4 MPa,比纯PA 66提高了75%,弯曲强度达到202 MPa,比纯PA 66提高了112%,弯曲模量达到7 783.3 MPa,比纯PA 66提高了175%;随着GF含量的增加,GF-PA 66复合材料的悬臂梁冲击强度先降低后升高,当GF质量分数为30%时,复合材料的悬臂梁冲击强度高于纯PA 66。