高密度聚乙烯/废旧三元乙丙胶粉/碳纳米管复合体系的体积膨胀及PTC行为

采用熔融共混法制备了高密度聚乙烯(HDPE)/废旧三元乙丙胶粉(WEPDMP)/碳纳米管(CNTs)复合体系,研究了CNTs含量对体系正温度系数(PTC)效应的影响,通过体积膨胀系数的测试以及基体中CNTs导电网络的表征,对复合体系PTC行为的形成机制进行了研究。结果表明:复合体系中CNTs相互交织并构成了导电网络,升温至基体熔融区域时,在体积急剧膨胀的同时伴随着显著的PTC效应,对体系体积膨胀系数的定量表征可对其PTC行为进行预测。     

连续纤维增强超高分子质量聚乙烯路面板材料的制备及测试表征

为提高路面板材料的力学性能,以超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)为基体树脂、连续玻璃纤维织物为增强体,通过设计挤出模头,釆用熔融浸渍工艺和层压工艺,制备连续玻璃纤维增强UHMWPE复合材料层压板.研究玻璃纤维体积分数(30%、40%、50%和55%)对UHMWPE复合材料拉伸、层间剪切、冲击等性能的影响规律,测试分析不同纤维体积含量条件下的UHMWPE复合材料热性能的变化规律.测试结果表明:当玻璃纤维体积分数分别为50%、40%时,UHMWPE复合材料拉伸强度和层间剪切强度分别达到最大值,分别为675.9 MPa和23.13 MPa,证明增加玻璃纤维的体积含量可有效提高UHMWPE复合材料冲击强度.当温度分别低于70℃和91℃时,UHMWPE复合材料的储能模量与损耗模量随着纤维体积含量的增加而增加.提高UHMWPE复合材料的纤维体积含量,可在一定程度上提高其玻璃化温度.     

废旧电视机外壳高抗冲聚苯乙烯的增韧增强改性

利用无机纳米材料碳纳米管(CNTs)及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)通过熔融共混的方法对废旧电视机外壳材料高抗冲聚苯乙烯(HIPS)进行了改性。分别分析了SBS和CNTs对HIPS的韧性和强度的影响效果,以及偶联剂对CNTs/HIPS复合材料拉伸强度性能的影响,同时对CNTs/SBS/HIPS/偶联剂复合材料的力学性能进行了研究。结果表明,与废旧HIPS相比,单纯添加5%(质量分数,下同)SBS时,冲击强度提高137%;添加1%CNTs及1%偶联剂时,复合材料的拉伸强度比原料提高35%;添加1%CNTs、5%SBS及1%偶联剂时,拉伸强度提高22%,冲击强度提高111%。     

纳米SiO2的表面处理及HDPE/SiO2复合材料研究

采用多种方法对纳米SiO2粒子进行表面处理,通过母料法工艺制备了HDPE/纳米SiO2复合材料,研究了纳米SiO2的含量对HDPE复合材料性能的影响.结果表明:经适当处理的纳米SiO2粒子能均匀地分散在HDPE中,能显著改善HDPE复合材料的力学性能;当纳米SiO2的质量分数为6%时,HDPE复合材料的综合力学性能最佳.     

碳纳米管对环氧树脂热导率影响的模拟研究

采用有限元法建立空间弯曲随机分布CNTs/环氧树脂复合材料三维数值模型,揭示其导热机理,定量探究了CNTs与环氧树脂界面热导、CNTs间接触热导以及CNTs体积含量对复合材料模型热导率的影响,并通过相关实验验证了模型的有效性.研究结果显示:界面热导越大,复合材料热导率越高;低体积含量条件下,由于较小的CNTs间接触面积使得接触热导对复合材料热导率影响并不显著,但其影响效果仍会随碳纳米管体积增加而提高;CNTs体积含量对该复合材料热导率影响则遵循如下规律,即当界面热导大于临界值1×106 W/(m2·K)时,CNTs含量越高,复合材料热导率越大;界面热导小于临界值1×106 W/(m2·K)时,CNTs含量越高,复合材料热导率降低越多.     

PVDF/CNTs/Ni 复合材料的制备与介电性能

为提高电介质材料介电性能,选用聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride, PVDF)为基体,碳纳米管(carbon nanotubes, CNTs)和镍粉(nickel powder, Ni)为填料,用溶液共混-热压法制备了PVDF/CNTs/Ni复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)表征复合材料的微观结构,发现填料CNTs和Ni的加入促进了PVDF中的α相结构向β相结构转变,这有利于提高复合材料的介电常数。通过对复合材料介电性能的研究发现,当填料质量分数为4.1%时,在102Hz时PVDF/CNTs/Ni复合材料的介电常数可以达到38.9,介电损耗约为5.9。复合材料的介电常数相比纯PVDF皆有显著提高。热导率测试表明,当填料质量分数为5.1%时,复合材料的热导率可达到0.908 W/(m·K)。这为研发高导热性能的电介质复合材料提供了一种思路。     

热压烧结制备CNTs增强镁基复合材料的研究

对CNTs/Mg/AZ91D混合粉末进行机械球磨,采用热压烧结的方法制备CNTs/Mg/AZ91D复合材料。通过XRD,SEM等对复合材料的物相、组织和断口形貌进行分析。结果表明:复合材料以Mg为主相,含少量的Mg17Al12;复合材料的颗粒界面结合紧密,表现为韧性断裂;断口处CNTs呈拔出或桥联形貌,起到桥联强化和传递载荷的作用;当CNTs质量分数为1.0%时,复合材料显微硬度最大达到61.4 HV,相比不含CNTs的基体材料,显微硬度提高了22.6%。     

具有高PTC转变温度的尼龙12/炭黑复合体系

研究以尼龙12（PA12）为基体树脂、炭黑（CB）为导电填料的高转变温度正温度系数（PTC）材料.采用熔融共混方法制备PA12/CB聚合物PTC复合材料,研究炭黑种类、炭黑含量、热处理、炭黑表面改性等因素对PA12/CB复合材料PTC性能的影响.结果表明：Vxc305炭黑填充PA12复合材料,当炭黑质量分数为30%时PTC效应最好,达到105,转变温度为140℃.炭黑质量分数为40%～50%的复合材料NTC效应基本消除;对PA12/CB复合材料进行热处理能够提高材料PTC强度;炭黑表面改性能够抑制材料的NTC效应.     

碳纳米管/地质聚合物复合材料的制备及性能研究

为了改善地质聚合物(GP)的电学性能,以酸化碳纳米管(CNTs)为增强剂、高岭土为原料、水玻璃和氢氧化钠为碱激发剂,制备了碳纳米管/地质聚合物复合材料(CNTs/GP)。采用红外光谱仪、扫描电子显微镜及X-射线衍射仪表征复合材料的组成和微结构;采用热重分析仪测试复合材料的热稳定性;采用抗压强度测试和四探针法研究CNTs对复合材料的抗压强度和电导率的影响。CNTs的添加未影响GP的凝胶相结构。但CNTs与基体之间差的相容性在复合材料里产生了大量孔隙,降低了复合材料的抗压强度。CNTs的添加显著改善了GP的导电性,当CNTs的质量分数为5%时,CNTs/GP的电导率为8.6×10~(-6)S/cm。因此,适量添加CNTs,能使GP在保持较高的抗压强度的同时,具有较好的导电性能,可以应用于抗静电材料领域或电子元器件领域。     

改性矿渣作为填料对聚丙烯力学性能的影响

采用改性剂Si-69对矿渣(SP)进行表面处理得到改性矿渣(MSP),以聚丙烯(PP)为基体、MSP代替传统无机填料通过熔融共混的方式制备PP/MSP复合材料,分析改性矿渣对PP/MSP复合材料力学性能的影响,探讨改性矿渣在PP基体中的分布状况及其与PP结合的紧密程度。结果表明：MSP质量分数在0～40%范围内,随MSP含量的增加,PP/MSP复合材料的拉伸强度呈先升后降的变化趋势、但均高于PP纯样,弹性模量呈上升趋势,冲击强度呈先升后降的变化趋势;MSP质量分数为20%时,PP/MSP复合材料的综合力学性能最好,弹性模量达508.9 MPa,相比于PP纯样提升了39.6%,冲击强度也由1.83 kJ/m²提高至1.96 kJ/m²;改性剂Si-69一侧为长链烷基、另一侧为水解产生的Si—OH,Si—OH与SP表面的—OH结合,长链烷基与PP基体亲和性较强,致使MSP与PP基体结合紧密,极大减少MSP在PP基体中的团聚,大幅提升PP/MSP复合材料的力学性能。     

BaTiO3对CB/HDPE复合材料网络结构及电性能的影响

将BaTiO3陶瓷作为第二相无机填料加入CB／聚合物基PTC复合材料,目的是利用BaTiO3陶瓷显著的PTC效应及在基体中与CB相互作用以进一步改善聚合物基复合材料的导电性及PTC性能。结合对材料显微结构的分析,当CB体积分数固定为8％,BaTiO3含量达到一定值时所得材料的导电性优于单一CB和聚合物复合,其PTC效应可提高近两个数量级,且能够在一定程度上削弱负温度系数效应。     

碳纳米管/铝基复合材料的制备及摩擦性能研究

采用无压渗透法制备了碳纳米管增强铝基复合材料，并对其摩擦性能进行了研究。利用扫描电镜（SEM）观察了复合材料断面的形貌，通过复合材料硬度测量和摩擦磨损实验，研究了不同碳纳米管体积分数对复合材料的硬度及摩擦磨损性能的影响。实验结果表明，碳纳米管均匀地分散于复合材料中，且与铝基体结合良好；碳纳米管的加入增大了复合材料的硬度，且其摩擦系数和磨损率随着碳纳米管体积分数的增大而减小。由于碳纳米管本身具有自润滑和增强作用，碳纳米管的加入极大地改善了铝合金材料的摩擦性能。     

有机化纳米SiO2填充尼龙66复合物的结构与性能

通过原位表面修饰法制备了有机化纳米SiO2,用熔融共混法制备了尼龙66/SiO2纳米微粒复合材料并研究了复合材料的力学性能.通过示差扫描量热分析(DSC)和动态力学热分析(DMA)研究了复合材料的结晶性能和动态热机械性能.研究表明,纳米SiO2质量分数为4%的复合材料性能提高较为明显,其中简支梁缺口冲击强度提高51.3%,断裂伸长率提高47.3%,弹性模量提高23.8%;纳米SiO2在尼龙66结晶过程中起到异相成核作用,限制了尼龙66的分子链段运动使得复合材料的玻璃化转变温度提高,提高了尼龙66的结晶速率,降低了结晶度;纳米SiO2质量分数为1%复合材料在0℃时的储能模量较纯尼龙66提高21.1%,损耗模量较纯尼龙66提高83.6%,说明纳米SiO2能改善复合材料的低温脆性.     

Property of three-dimensional silica composites

Silica fibers-reinforced, fused silica composites were fabricated with repeated vacuum-assisted liquid-phase infiltration. The mechanical properties, thermal properties, and ablative properties of the samples were evaluated. The effect of the silica fiber content and treatment temperature on the flexural strength of the three-dimensional SiO2 （3-D SiO2） composites also was investigated. The SiO2 composites show good mechanical properties and excellent ablative performance. The flexural strength increases with an increase in silica fiber content, and decreases with an increase in treatment temperature. When the volume fraction of the silica fiber is 50vo1% and the treatment temperature is 700℃ the flexural strength of the composites reaches a maximum value of 78 MPa. By adding cyclohexanone surfactant, the infiltration property can be largely improved, resulting in the density of SiO2 composites increasing up to 1.65 g/cm^3. The fracture surfaces of the flexural specimens observed using SEM, show that the pseudoplasticity and the toughening mechanisms of the composites are caused by absorption of a lot of energy by interface debonding and fiber pulling out.     

Enhanced Interfacial Adhesion in HDPE/HA Composites by Surface Modification of HA Particles via in situ Polymerization and Copolymerization

1Introduction Particulatehydroxyapatite(HA)reinforcedhigh densitypolyethylene(HDPE)compositehasbeendevel opedsinceearly1980sasananaloguematerialforbone replacement[14].Thecombinationofbioactive,stiff,butbrittleHA,andlowelasticmodulus,ductileHDPEal lowsthecompositehavingagoodbiocompatibilityandad equatemechanicalproperties.Unliketheconventionalim plantmaterialssuchasmetalsandceramics,HDPE HAcompositesmatchthemechanicalproperties(ie,stiffnessandstrength)ofcorticalbone.Thereby,itavoidsthe…     

全金属组元铁基块体非晶的制备与性能研究

3D打印成型碳纤维接枝碳纳米管增强热塑性复合材料的强度提高

王婼楠¹，吴海宏^1，2，郭子月³，刘春太²，申长雨²

（1. 河南工业大学 机电工程学院，郑州450001; 2.郑州大学 橡塑模具国家工程研究中心，郑州450002; 3.中山大学 数学学院（珠海）,珠海519082）

创新点说明：

1) 研究了碳纤维定量接枝碳纳米管对热塑性复合材料的界面性能及拉伸性能的影响。

2) 用3D打印模压成型的工艺方法制备了热塑性复合材料。

研究目的：

研究碳纤维表面接枝不同含量的碳纳米管对复合材料微观结构、界面性能和力学性能的影响。

研究方法：

1) 采用溶液法，通过控制碳纳米管接枝反应时间，制备不同含量碳纳米管接枝碳纤维，然后用硝酸刻蚀法，去除残留溶剂，验证了碳纳米管接枝的可靠性。用扫描电镜观察碳纤维的微观形貌，用FTIR测试碳纤维表面官能团并用XPS对碳纤维的表面官能团进行分析。

2) 用扫描电镜观察碳纤维与基体的结合情况并用接触角测量仪测试碳纤维与基体的接触角。

3) 通过 3D打印成型法成型了热塑性复合材料样条，并用扫描电镜观察碳纤维热塑性复合材料的界面微观形貌。

4) 采用万能试验机测试3D打印成型热塑性碳纤维复合材料的拉伸性能，并观察复合材料断口形貌。

结果：

1) 溶液法.扫描电镜观察发现碳纳米管在碳纤维表面均匀分布，表明碳纤维与碳纳米管之间存在较强的键合关系。但随着接枝时间的增加，碳纤维表面的碳纳米管含量逐渐增加，但达到0.4%时，出现分散不均匀现象。碳纤维表面含有上浆剂和去掉上浆剂的对比发现，无上浆剂的碳纤维表面沟壑明显，这些沟槽可以增加碳纤维的比表面积和表面能，增强了基体与碳纤维的机械相互作用。用FTIR测试碳纤维表面官能团并用XPS对碳纤维的表面官能团进行分析，结果表明，经偶联剂改性后，C=O键含量明显增加，碳纤维表面引入含氧官能团。C1，O1S峰增强，表明碳纳米管接枝到了碳纤维表面。

2) 扫描电镜结果表明，与表面未接枝碳纳米管的碳纤维相比，接枝碳纳米管的碳纤维与基体PA6具有更好的润湿性。接触角测试结果对比发现，接枝碳纳米管的碳纤维与基体的接触角，明显小于未接枝碳纳米管的。

3) 通过扫描电镜观察复合材料的界面微观形貌，结果表明：纤维与基体之间存在一定厚度的界面层，界面层的存在可以减轻纤维与基体之间的力学性能突变引起的应力集中，并防止界面缺陷的扩展。

4）界面结合强度测试结果表明，当碳纳米管的质量分数增加到0.25%时，复合材料的界面结合强度比未接枝碳纳米管的碳纤维增强的PA6复合材料提高了20%，比表面有环氧的碳纤维复合材料提高了41.8%。然而当碳纳米管含量大于0.4%时，界面结合强度不再继续增加。力学测试表明碳纳米管含量为0.25%的复合材料具有最高的平均模量、拉伸强度和界面剪切强度。接枝碳纳米管的碳纤维复合材料断口形貌可以观察到界面处基体中的韧窝。表明基体树脂在拔出纤维前经历了较大的塑性变形，表明纤维与基体有很好结合性。

结论：

实验结果表明，碳纳米管可以提高表面的润湿性和CF表面粗糙度。碳纳米管接枝碳纤维增强PA6与环氧上浆的碳纤维复合材料相比，当碳纳米管的质量分数达到0.25%时，复合材料的界面结合强度增加了41.8%，拉伸强度提高了130%，界面剪切强度提高了238%。然而，随着碳纳米管含量的继续增加到0.4%时，界面结合强度和力学性能就会下降。

关键词：热塑性复合材料，界面结合强度，界面剪切强度，3D打印成型

     

印尼油砂尾砂/聚乙烯复合材料的性能

为了研究印尼油砂尾砂/聚乙烯（HDPE）复合材料的性能,采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线荧光光谱分析（XRF）进行了分析,得出油砂尾砂改性前后形态、大小及主要成分碳酸钙（CaCO3）质量分数约为77.170%;用不同质量分数硬脂酸干法表面改性油砂尾砂,得出最佳改性剂质量分数为5%;通过冲击强度、拉伸强度、弹性模量和示差扫描量热分析仪（DSC）等表征分析油砂尾砂/HDPE复合材料的力学性能。结果表明,随着尾砂填充量的增加,油砂尾砂对HDPE有明显的增强增韧效果,当尾砂质量分数为50%时,增韧效果达到最好,但大量油砂尾砂分布在HDPE中,使基体中的缺陷增多,受到外力作用时产生应力集中现象致使拉伸强度下降。结晶性能研究表明,油砂尾砂的加入对聚乙烯具有异相成核的作用,增强复合材料的韧性。     

纳米氢氧化镁及其复合体系阻燃改性HDPE研究

通过纳米氢氧化镁(MH)及MH/RDP-NP(二苯基磷酸酯,热塑性酚醛树脂)复合体系改性HDPE.研究了MH颗粒大小,MH和表面改性剂硅烷偶联剂(SC)用量,及MH/RDP-NP复合体系中配比方式的不同对体系阻燃性能和力学性能的影响.实验结果表明:纳米MH对HDPE的阻燃性能和力学性能影响均好于微米MH,HDPE/纳米MH的质量比为100/60时,其垂直燃烧等级可达FV-2级,但其力学性能下降了30%;经质量为MH的3.5%的SC改性后,其氧指数可提高9.8%,冲击和拉伸强度提高20%;配比为3:1的MH/RNP-NP占HDPE质量的40%时,体系可达阻燃要求,体系的垂直燃烧等级达FV.1级,而其力学性能较纯树脂下降不大,下降幅度在20%以内.     

乙烯乙烯醇共聚物与聚乙烯共混物的性能研究

以HDPE-g-MAH为相容剂,分别制备EVOH/HDPE二元共混物和EVOH/PA6/HDPE 三元共混物.分别研究EVOH/HDPE和EVOH/PA6/HDPE共混物的阻透性、加工流动性、物理机械性能及其微观形态结构.从SEM可以看出：共混体系呈两相结构,分散相HDPE和PA6以球状均匀的分散在连续相EVOH中.二元体系中,随着HDPE质量分数的增加,共混体系的阻透性能略有下降;加工流动性有所提高;当m（EVOH）∶ m（HDPE）∶ m（DPE-g-MAH）为100∶15∶5时,共混体系的拉伸强度和冲击强度达到最大.与二元体系相比,三元体系的阻透性能和机械性能不如二元体系.     

高韧性高流动性PP/POE复合材料的制备及其形态分析

用聚烯烃弹性体 (POE)代替传统的弹性体 ,对聚丙烯 (PP)增韧改性。探讨了基体树脂、POE和HDPE的用量对共混体系力学性能和流动性的影响。并通过扫描电镜观察冲击断面 ,研究共混物的形态结构与材料性能的关系。结果表明 ,POE能大幅度的改善材料的冲击韧性 ,HDPE具有协同增韧效应 ;制得的PP改性材料具有高韧性和高流动性 ,可用于制造汽车保险杠