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%.     

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。     

玻纤增强尼龙6的挤出工艺及力学性能

采用长玻纤连续添加和短切玻纤制备了玻纤增强尼龙6(PA6)复合材料。主要考察了玻纤含量、玻纤种类以及挤出工艺条件对复合材料力学性能的影响,并利用扫描电子显微镜对复合材料的冲击断面和拉伸断面及玻纤形态进行了观察。结果表明,采用短切玻纤加入时,玻纤含量对GF/PA6复合材料的力学性能影响很大。随玻纤含量的增加,复合材料的力学性能越来越高,断裂伸长率变低。加工工艺参数对复合材料的力学性能有影响。采用长玻纤连续添加时,玻纤的添加位置对复合材料的性能影响不大。在玻纤含量相同时,采用长玻纤连续添加得到的材料力学性能明显优于采用短切玻纤时的性能。玻纤能均匀地分散在PA6基体中,玻纤的保留长度和长度分布对复合材料的性能有直接影响。     

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℃。     

PEEK高强耐磨复合材料的制备与性能

采用微型注塑机制备了聚醚醚酮/玻璃纤维/碳纳米管(PEEK/GF/CNTs)复合材料,对PEEK/GF/CNTs复合材料的力学性能、导热性能、摩擦性能进行了研究。结果表明:室温(25℃)下,GF的加入使PEEK材料的拉伸强度提高了43.37%;随着温度的升高,PEEK及其复合材料的拉伸强度逐渐下降;随着CNTs用量的增加,PEEK/GF/CNTs复合材料的拉伸强度呈先增大后减小的趋势;在1 000N的载荷下,PEEK/GF/CNTs复合材料的耐摩擦性能最佳;CNTs的加入提高了PEEK材料的耐热性能;当CNTs质量分数为8%时,PEEK/GF/CNTs复合材料拉伸强度为168.64 MPa,导热系数为0.416 2 W/(m·K),结晶度为16.18%,综合性能最佳。     

玻纤增强共聚聚丙烯高性能化的研究

利用韧性优良的共聚聚丙烯(PPR)作为增强基体,通过玻纤(GF)与PPR制备高性能PPR/GF复合材料,研究了流动改性剂、马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)和玻纤的含量以及挤出次数对PPR/GF复合材料结构与性能的影响.结果表明:自制的流动改性剂可大幅增加PPR/GF的熔体质量流动速率,流动性可适用于注塑工艺;PP-g-MAH增加了PPR基体与GF之间的界面相互作用,提高PP/GF复合材料的力学性能;随玻纤含量增加,PP/GF复合材料的拉伸强度和模量大幅增加,缺口冲击强度和断裂伸长率有所降低,但材料的韧性仍保持较高水平,所制备PPR/GF/PP-g-MAH共混材料的性能与ABS相当,可替代ABS工程塑料作为结构件使用;多次挤出加工会降低PPR/GF复合材料中玻纤的平均长度和材料的力学性能.     

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%。     

玻纤增强PP复合材料的研究

将接枝PP(g-PP)加入到聚丙烯(PP)/玻纤(GF)复合材料中,制备了一种高性能PP玻纤复合材料,研究了g-PP用量及玻纤含量对复合材料力学性能、耐热性能及熔体流动性能的影响。研究表明,g-PP能够显著改善PP/GF复合材料的力学性能及耐热性能,添加适量g-PP能使复合材料的拉伸强度达到AS/GF复合材料的性能标准,冲击强度及耐热温度大大高于其标准,对加工流动性没有明显影响。加入适量g-PP能使PP/GF复合材料发生脆韧转变,提高复合材料的结晶温度,减小材料的球晶尺寸。该玻纤增强PP复合材料有望替代AS/GF而应用于空调风轮的制造。     

加料方式对PA6/CaCl_2/GF复合材料性能的影响

制备了不同含量玻纤增强的PA6/CaCl2/GF(聚酰胺6/氯化钙/玻璃纤维)复合材料。通过差示扫描量热仪(DSC)、动态力学分析(DMA),研究了不同加料顺序下玻纤含量对复合材料结晶性能、动态力学性能和维卡软化温度的影响。结果表明:先加入玻纤再加入CaCl2的加料方式下,复合材料的结晶度、储能模量、玻璃化转变温度、拉伸强度和弯曲强度更高;不同加料方式下,随着玻纤含量的增加,PA6/CaCl2/GF复合材料的缺口冲击强度和维卡软化温度都大幅度增加。     

连续玻纤增强原位聚合尼龙6复合板材树脂传递成型工艺及性能研究

连续纤维增强热塑性树脂复合材料(FRTPRC)由于轻质、高强以及可回收再利用的特点,受到广泛的关注,其成型技术也不断更新。采用热塑性树脂传递成型(T-TRM)工艺,制备了纯尼龙6(APA6)板与连续玻纤增强尼龙6热塑性复合板(GF/PA6)。通过研究和分析模具温度、保温时间等工艺参数对APA6板的转化率、结晶度、黏均摩尔质量的影响,并且研究了不同纤维含量对GF/PA6复合材料力学性能的影响,同时采用傅里叶红外光谱测试与SEM电镜分析了GF/PA6复合材料的断裂形貌。结果表明,模具温度为170℃、保温时间为30 min时,尼龙6的结晶度和黏均摩尔质量达到最好,纤维含量增加,GF/PA6板的弯曲、拉伸强度增加;微观分析表明,玻纤与PA6树脂基体有较好的结合性,结合机理为浸润吸附原理。