PLA/CNTs复合材料研究进展

介绍了近年来国内外用碳纳米(管CNTs)改性聚乳(酸PLA)的研究进展,重点介绍了PLA/CNTs复合材料的制备方法以,及CNTs对PLA复合材料的力学性能导、电性热、稳定性结、晶性能和生物相容性等的影响。     

聚酰胺6/碳纳米管复合材料的电学性能研究

对碳纳米管(CNTs)进行有机化处理之后,采用原位聚合法制备了聚酰胺（PA）6/ CNTs复合材料。研究了CNTs含量、温度、频率等因素对复合材料电学性能、介电性能和电磁屏蔽性能的影响。结果表明,随着CNTs含量的增加,复合材料的体积电阻率和表面电阻率均下降,最显著情况分别下降了2、3个数量级;随着温度的升高复合材料的介电常数增大,增大趋势随CNTs含量的增加而急剧减小;复合材料的介电常数和介电损耗随着频率的升高变化幅度增大,频率在105.5～109 Hz范围内复合材料有一定的电磁屏蔽效能,随着频率的增大电磁屏蔽效果急剧减小,109 Hz以上几乎没有电磁屏蔽效果。     

聚乳酸表面接枝改性硅灰石/聚乳酸复合材料的力学及降解性能研究

将聚乳(酸PLA)接枝到硅灰石粒子表面进行改性,制备了PLA-g-硅灰石/PLA复合材料,考察了复合材料的微观结构、力学性能和降解性能。结果表明:PLA-g-硅灰石提高了无机粒子与PLA基体的相容性,并使无机粒子在基体中的分散更加均匀;与硅灰石/PLA复合材料相比,PLA-g-硅灰石/PLA复合材料的拉伸性能和弯曲性能增强降,解速度减慢并,且在降解过程中保持了较好的力学性能。     

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。     

溶液处理竹纤维对聚乳酸基体的性能影响

为了解决竹纤维与聚乳酸(PLA)基体之间的界面相容性较差的问题,分别通过不同浓度的NaOH溶液和MDI丙酮溶液对竹纤维进行处理,将溶液处理后的竹纤维加入PLA基体制备PLA基竹塑复合材料。实验结果表明,PLA/MBF-2复合材料兼具良好的力学性能及耐水性能,综合性能较好。     

淀粉/PLA可降解复合材料性能研究

采用熔融共混技术制备淀粉/聚乳酸(PLA)复合材料.以制备出的复合材料力学性能、转矩流变性能和微观结构作为指标,研究了淀粉的含量、甘油的加入量对淀粉/PLA共混材料性能的影响.结果表明,以PLA为基体材料,淀粉质量分数为30％,甘油/淀粉质量分数为30/100时,制备出的淀粉/PLA复合材料有较好的性能.     

碳纳米管/碳纤维增强聚苯硫醚复合材料研究

研究了采用碳纤维(CF)和碳纳米管(CNTs)增强聚苯硫醚(PPS)的力学性能和导电性能。实验分别采用CF和CNTs为添加剂,通过球磨混合后在平板硫化机上进行模压成型,制备出CF/PPS、CNTs/PPS和CNTs/CFPPS/复合材料。采用万能试验机测试复合材料的拉伸性能;采用数字式四探针测试仪测试材料的电导率。实验研究了CF和CNTs含量对其复合材料的导电性能和力学性能的影响,并进一步研究同时添加CF和CNTs对复合材料增强作用。通过分析复合材料的导电性能和力学性能,分别得出CF含量为20%、CNTs含量为15%时复合材料的力学性能和导电性能较理想。采用CF和CNTs同时增强PPS时,当CF添加16%、CNTs添加4%时,CNTs/CF/PPS复合材料性能较好。此外,对CF和CNTs增强机制进行初步讨论。     

CNTs增强PP复合材料结晶性能和力学性能研究

以碳纳米管(CNTs)为增强材料,采用熔融共混法制备了CNTs增强聚丙烯(PP)复合材料。研究了CNTs用量对该PP/CNTs复合材料结晶性能和力学性能的影响。结果表明:CNTs的添加对PP基体有明显的异相成核作用,提高了PP的熔融温度和相对结晶度。随着CNTs用量的增加,PP/CNTs复合材料的断裂强度和屈服强度明显改善,但过量CNTs的添加将使复合材料的力学性能呈下降趋势;另外随着CNTs用量的增加,该复合材料的断裂伸长率和断裂功不断减小。     

菱粉增韧聚乳酸复合材料的制备与性能研究

以菱粉(WCS)为增韧剂制备了聚乳酸(PLA)/WCS复合材料,并对复合材料的结晶性能和力学性能进行了系统分析。结果表明:当PLA基体中加入WCS之后,PLA/WCS复合材料的结晶性能得到改善,其中WCS起到PLA成核剂的作用。WCS对PLA具有明显的增韧作用,但材料的强度则有所下降。同时,WCS的引入改善了PLA的热稳定性,有效拓宽了PLA的应用范围。     

聚乳酸单聚合物复合材料研究进展

聚乳酸(PLA)单聚合物复合材料(SPC)是增强体和基体同是PLA的复合材料,具有力学性能好、易于回收、可降解的优点。综述了PLA SPC及其制备技术的研究进展,介绍了包括片材包覆层压法、纤维集束模压成型法等制备PLA SPC的方法以及制备得到PLA SPC的性能,最后展望了PLA SPC的未来发展趋势。     

聚氨酯/碳纳米管复合材料的制备与表征

采用预聚体法制备了聚氨酯/碳纳米管(PU/CNTs)复合材料,考察了该复合材料中CNTs含量对复合材料电性能、力学性能和热性能的影响及复合材料的微观结构。结果表明,碳纳米管在聚氨酯体系中能够较好地分散;扩链/交联剂对PU/CNTs复合材料的导电性能影响较大,TMP比MOCA交联的PU/CNTs复合材料导电性能好;用TMP作交联剂制备的PU/CNTs复合材料的力学性能明显低于以MOCA为扩链剂的PU/CNTs复合材料的力学性能;随着CNTs的加入,PU/CNTs复合材料储能模量和耗能模量明显增加,复合材料的阻尼性能大幅度提高。     

CF/CNTs多尺度混杂填充PA6复合材料性能研究

以碳纤维/碳纳米管(CF/CNTs)多尺度混杂填充聚酰胺6(PA6)复合材料为研究对象,采用不同的方法处理CNTs,并考察了对应复合材料的力学性能、导电性能和导热性能。结果表明:CNTs经过表面化学镀镍处理后,明显改善了CF与基体界面间的结合强度和相容性。表面镀镍处理的碳纳米管(CNTs-Ni)吸附在CF表面,不仅可促进CF与基体间形成"钉扎效应",从而提高了复合材料的力学性能,还在CF与PA6基体间形成了导热桥路和导电网络,使材料的电阻率和界面热阻有所下降;CF和CNTs混杂填充基体树脂对复合材料的力学性能、导热性能及导电性能有着良好的协同增效作用;CNTs-Ni可明显改善CF增强复合材料的导热性能和导电性能。     

PLA/EGMA/CNTs复合材料的制备与性能研究

采用反应共混法制备了聚乳酸/乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(PLA/EGMA)共混物及PLA/EGMA/碳纳米管(CNTs)复合材料,并对复合材料的熔体流变行为、结晶行为和拉伸性能进行了表征。流变测试结果表明,EGMA和CNTs的加入均可提高PLA的储能模量及熔体强度。DSC测试结果表明,EGMA的添加会使PLA的结晶受到抑制,CNTs则因其成核作用而有利于结晶。偏光显微镜(POM)测试结果表明,球晶径向生长速率随着EGMA及CNTs的添加而逐渐降低。拉伸性能分析结果表明,当PLA/EGMA=80/20时,复合材料的断裂伸长率随着CNTs含量的增加呈现先增大后减小的趋势,并在CNTs含量为2.0%时达到最大值26.7%。     

碳纳米管/碳纤维混杂多尺度增强体研究现状

碳纳米管(CNTs)优异的力学性能使其成为复合材料的理想增强材料,将CNTs引入到碳纤维(CF)表面制备CNTs/CF纳、微米复合增强体,可同时改善复合材料的界面剪切强度和冲击强度,从而获得具有优异综合性能的复合材料。本文综述了CNTs/CF混杂多尺度增强体的制备方法及其复合材料的性能。     

纳米纤维素/聚乳酸复合材料的制备与研究

利用纳米纤维素(CNFs)对聚乳酸(PLA)进行增强改性,通过浸渍法制备CNFs/PLA复合材料。测试了CNFs/PLA复合材料的红外谱图、力学性能、热膨胀系数和透光率,并用扫描电镜(SEM)分析了复合材料的拉伸断面。实验结果表明,CNFs的加入,使复合材料的力学性能和热稳定性得到显著提高,CNFs与PLA是通过物理作用结合在一起的,CNFs的加入使得PLA对紫外线的阻挡效果增强。从SEM图分析可知,CNFs与PLA结合得很好。比较木粉和棉花两种原料制备的CNFs对复合材料性能的影响可知,木粉制备的CNFs对提高PLA的性能更好。     

3D打印用聚乳酸/松木粉/纳米二氧化硅木塑复合材料性能研究

以化学改性松木粉(PWF)为增强材料、聚乳酸(PLA)为基体,同时添加少量纳米二氧化硅(nano-SiO_2),通过熔融挤出制备了适用于熔融沉积成型(FDM)3D打印技术的木塑复合材料,并对该木塑复合材料的力学性能和3D打印性能进行了研究。结果表明:添加nano-SiO_2可以显著提高木塑复合材料的力学性能,随着nanoSiO_2用量的增加,PLA/PWF/nano-SiO_2木塑复合材料的各项力学性能均呈现逐渐上升的趋势,且在nanoSiO_2用量为5%时达到最佳。PWF用量对PLA/PWF/nano-SiO_2木塑复合材料各项力学性能的影响呈现先上升后下降的趋势,且材料性能在PWF用量为15%时达到最佳,此时弯曲强度为101.6 MPa、弯曲模量为4 652 MPa、拉伸强度为92.81 MPa、拉伸模量为3 845 MPa、冲击强度为4.31 kJ/m~2,相对于PLA/PWF木塑复合材料均提高了50%以上。该PLA/PWF/nano-SiO_2木塑复合材料可应用于FDM型3D打印,具有良好的打印性能。     

反应烧结工艺制备碳纳米管/氮化硅陶瓷基复合材料

用反应烧结工艺在1 550℃制备了碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)/Si3N4陶瓷基复合材料,借助X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、标量分析等分析手段,研究了反应烧结CNTs/Si3N4复合材料的物相组成、化学相容性、力学性能及电磁性能.结果表明:反应烧结CNTs/Si3N4复合材料主要由α-Si3N4和β-Si3N4组成,还含有少量的游离硅.CNTs和Si3N4基体之间具有良好的化学相容性.含有1.0%(质量分数)CNTs的反应烧结CNTs/Si3N4复合材料的抗弯强度为280 MPa,Vickers硬度为8.2 GPa,断裂韧性为2.3 MPa·m1/2,在8～12 GHz(X带)具有明显的微波衰减特性,在10 GHz处的最大衰减值达7 dB,可用作微波吸收材料.     

PLA/PPy复合材料的制备及表征

以吡咯(Py)为原料,通过原位聚合法合成聚吡咯(PPy)导电粒子,通过PPy粒子对聚乳酸(PLA)进行改性,制备PLA基导电复合材料,并对其形貌、力学性能及导电性能进行测试。结果表明:PPy可以与PLA基体呈现一种紧密结合的状态;PLA/PPy(5%)导电复合材料综合性能最佳,其拉伸强度为51.2 MPa、断裂伸长率为163.5%、电导率为4.12×10~(-5) S/cm。     

胺化木质素对PLA/LA复合薄膜力学性能和结晶性能的影响

通过曼尼希反应对木质素进行胺化改性,将其加入PLA基体中,成功制备PLA/LA复合材料,并探究胺化木质素(LA)对PLA/LA复合材料性能的影响。FTIR测试和元素分析表明,—NH2已被引入到木质素中,成功制备了LA。通过拉伸实验可知,加入LA之后,PLA/LA的拉伸强度得到了提高,从40 MPa左右提升到了52 MPa,提升了30%,提升效果非常显著。同时,LA的加入,使得PLA基复合材料的力学性能和结晶性能也得到改善。     

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。