石墨烯微片表面接枝PMMA及其环氧树脂复合材料性能

利用石墨烯微片（GNPs）表面羟基与硅烷偶联剂反应,并通过原子转移自由基聚合（ATRP）方法在GNPs表面接枝了聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。应用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、红外光谱和X射线衍射方法分析了化学接枝前后GNPs的微观结构变化。将接枝PMMA的GNPs加入环氧树脂中,研究其对环氧树脂力学性能与尺寸稳定性的影响。研究结果表明,与原始GNPs相比,表面接枝PMMA的GNPs对环氧树脂力学性能的增强作用更明显。添加质量分数为0.5%的GNPs-PMMA可以使环氧树脂拉伸强度和模量分别提高17.4%和75%,弯曲强度和模量也分别增加了6%和12%,同时可以使环氧树脂在低于玻璃化转变温度的线性热膨胀系数（CTE）降低25%。     

尼龙12微球增韧改性环氧树脂的研究

采用双酚A型环氧树脂(EP)和尼龙12微球(Nylon12)制备了EP/Nylon12复合材料。通过动态热机械分析仪(DMA)测试纯EP和EP/Nylon12复合材料储能模量和玻璃化转变温度(Tg)。在万能材料实验机上对试样进行拉伸测试和三点弯曲测试。采用扫描电镜(SEM)观察单缺口三点弯曲(SEN-3PB)测试样条断面微观形貌。结果表明,与纯EP相比,EP/Nylon12复合材料的拉伸强度随Nylon12微球用量增大而逐渐减小,杨氏模量变化不大,但断裂韧性和临界应变释放能均有明显提高,Nylon12微球用量为10%(wt,质量分数)制得的EP/Nylon12复合材料的玻璃化转变温度(Tg)为193.0℃,具有较好的热学性能,且力学性能得到提高,拉伸强度达到57.2MPa,杨氏模量达到2.50GPa,断裂韧性达到1.25MPa/m~2,临界应变释放能达到548.4J/m2;Nylon12微球在EP中的增韧机理主要为微球与基体脱粘和裂纹偏转。     

高性能碳纤维/环氧树脂复合材料板的制备及其性能表征研究

采用拉挤成型工艺制备了结构均一有序、外貌光亮顺滑的高性能碳纤维/环氧树脂复合材料板,并对其进行了力学性能测试。研究结果表明:高性能碳纤维/环氧树脂复合材料板,在0°条件下,拉伸强度1889MPa,拉伸模量141GPa,压缩强度1212MPa,压缩模量130GPa,弯曲强度1107MPa,弯曲模量136GPa;在90°条件下,弯曲强度86MPa;层间剪切强度61.834MPa,具有较好的力学性能。     

纳米氧化锌负载氧化石墨烯/环氧树脂复合材料性能研究

氧化石墨烯(GO)和纳米氧化锌(ZnO)具有优异的性能,但在环氧树脂中容易出现团聚现象,为解决这一问题,必须对其进行表面改性。以七水合硫酸锌为原料,将ZnO负载到GO表面,通过FT-IR,XRD,SEM,EDS,TG和接触角测试,纳米ZnO均匀分散在GO基体上,并可以在不改变GO片层结构的条件下,改善GO的团聚问题的同时降低GO的亲水性。然后将ZnO负载GO与环氧树脂制备纳米ZnO负载GO/环氧复合材料。结果表明:纳米ZnO负载GO/环氧复合材料力学性能和热稳定性明显提高,当ZnO/GO加入量为0.250%(质量分数)时复合材料综合性能最佳,拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率和冲击强度分别比纯环氧树脂提高了99.87%,12.09%,98.35%和151.48%,吸水率比纯环氧树脂降低了81.48%。     

低粘度环氧树脂浇铸体性能与固化度的关系

采用DSC方法对低粘度环氧树脂基体进行了固化度分析,并研究了环氧树脂浇铸体的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和热变形温度与固化度之间的关系.结果表明,浇铸体的最高强度不与最高固化度同步出现,但热变形温度随固化度的增加而升高.     

洋麻/棉混纺织物增强环氧树脂复合材料的性能研究

对以环氧树脂为基体,不同混纺比的洋麻/棉混纺织物为增强体所制备的复合材料进行力学性能测试,从而优选最佳洋麻/棉混纺比。然后对最佳混纺比的洋麻/棉混纺织物进行阻燃处理,并测试其增强环氧树脂复合材料力学性能。结果表明,洋麻/棉(40/60)混纺织物增强环氧树脂复合材料力学性能最优,其拉伸强度和模量分别为101.9MPa和6.16GPa;弯曲强度和模量分别为189.64MPa和12.14GPa;剪切强度为17.47MPa。经过阻燃处理的洋麻/棉(40/60)混纺织物增强环氧树脂复合材料其拉伸强度和模量分别为67.85 MPa和5.81GPa;弯曲强度和模量分别为126.02 MPa和8.96GPa;剪切强度为13.62MPa;阻燃性能为自息时间0s,损毁长度4cm;其性能满足汽车零件性能要求,具有一定的实际应用性。     

二维和零维纳米材料协同增强的高性能纳米复合材料

将二维蒙脱土和零维纳米TiO_2共同复合到环氧树脂中,成功地制备出一种高性能有机蒙脱土/纳米TiO_2/环氧树脂复合材料。力学性能测试和热分析显示,该复合材料在拉伸模量、拉伸强度、弯曲模量、弯曲强度、缺口冲击强度、玻璃化转变温度、热分解温度上都明显优于纯环氧树脂,也优于有机蒙脱土/环氧树脂复合材料和纳米TiO_2/环氧树脂复合材料。XRD检测和透射电子显微镜观察显示,在有机蒙脱土/纳米TiO_2/环氧树脂复合材料中,蒙脱土被完全剥离为纳米单片,和纳米TiO_2交错分布于环氧树脂中。选择适宜的两种维度的纳米材料复合于聚合物中,是制备新型高性能复合材料的成功思路。     

HA改性短切碳纤维/PMMA生物复合材料力学性能的研究

采用原位合成与溶液共混的方法,制备了纳米羟基磷灰石(HA)-短切碳纤维（C_f）/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)生物复合材料, 研究了HA对HA-C_f/PMMA复合材料的力学性能和微观结构的影响. 采用万能材料试验机测试了HA-C_f/PMMA复合材料的力学性能,用X射线衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）和红外吸收光谱仪(FT-IR)分析测试手段对材料的组成结构及断面的微观形貌等进行了测试和表征. 结果表明,采用卵磷脂改性后的HA纳米片与PMMA基体的界面结合性能得到了有效改善,显著提高了复合材料的力学性能;随着HA含量的增加,HA-C_f/PMMA复合材料的弯曲强度、拉伸强度、压缩强度、弯曲模量和拉伸模量均呈先增大后减小的趋势. 当HA含量在8wt%时,复合材料的力学性能最佳.     

二氧化双环戊二烯改性树脂基复合材料的制备与性能

采用双酚A型环氧树脂(E-51)改性二氧化双环戊二烯树脂(CDR-0122),以改善其力学性能。首先根据复合材料力学性能选择较好的稀释剂,然后比较树脂基体在改性前后的玻璃纤维(Gf)和炭纤维(Cf)复合材料的基本力学性能和耐热性能。结果表明,环己二醇二缩水甘油醚(CDX-1180)是优于丙酮的一种稀释处理剂。同时用CDX-1180做稀释剂处理时,树脂基体经改性后,所制得的Gf层合板拉伸强度和拉伸模量分别提高了19.1%和16.8%,弯曲强度和弯曲模量分别提高了20.5%和12.6%;所制得的Cf层合板拉伸强度和拉伸模量分别提高了9.7%和8.7%,弯曲强度和弯曲模量分别提高了26.2%和7.0%;E-51改性CDR-0122树脂复合材料相比纯的CDR-0122树脂复合材料的玻璃化转变温度和热稳定性都略有提高。     

原位制备还原氧化石墨烯增强环氧树脂基复合材料及其形状记忆性能

采用原位法制备不同含量还原氧化石墨烯(r GO)/环氧树脂(EP)复合材料。研究r GO含量对r GO/EP复合材料力学性能和形状记忆性能的影响。结果表明,通过溶剂热还原,填充到环氧树脂单体中的GO原位还原成r GO,并可均匀分散在EP基体中。该复合材料的拉伸强度、弹性模量和储能模量均随r GO含量增加呈先升后降态势,在w(r GO)=0.2%(相对于环氧树脂的质量而言)时相对最大;随着r GO含量增加,复合材料的玻璃化转变温度随之增加。当w(r GO)=0.6%时,玻璃化转变温度Tg相对纯环氧树脂提高约45℃,达到102℃,热稳定性显著提高。相应的复合材料具有良好的形状记忆性能,变形可以完全恢复,且r GO/EP复合材料相对纯环氧树脂具有更高的形状固定率与形状恢复温度。     

静电植绒法处理多壁碳纳米管改性玻纤织物/环氧树脂复合材料的制备及力学性能

为提高玻纤增强环氧树脂复合材料的力学性能,采用静电植绒法将多壁碳纳米管(MWCNTs)附着在玻纤织物表面,得到改性的玻纤织物。利用一种低黏度的环氧树脂和所制得的改性织物,采用真空辅助成型工艺(VARI)制备了MWCNTs改性格玻纤织物/环氧树脂复合材料层合板,表征了层合板的力学性能。对进行力学实验后的MWCNTs改性玻纤织物/环氧树脂复合材料试样断口进行了SEM和OPM观察。结果显示:与未添加MWCNTs的玻纤织物/环氧树脂复合材料层合板相比,添加了MWCNTs的层合板的拉伸强度降低了10.24%,弯曲强度降低了13.90%,压缩强度降低了17.33%,拉伸模量和弯曲模量分别提高了19.38%和16.04%,压缩模量提高了13%;MWCNTs与玻纤织物之间的结合较弱,在拉伸作用下,存在明显的脱粘和分层;将改性玻纤织物在200℃下热压处理2h后,制备的MWCNTs改性玻纤织物/环氧树脂复合材料层合板的力学性能均有所提高,热压处理后树脂与玻纤织物之间的界面结合得到改善。     

氧化石墨烯纳米片/环氧树脂复合材料的制备与性能

氧化石墨烯(GO)是石墨烯重要的衍生物之一,通过氧化和超声波分散制备了GO纳米片/环氧树脂复合材料。采用XRD、拉曼光谱、FTIR和TEM表征了GO纳米片的结构与形貌,研究了GO纳米片用量对GO纳米片/环氧树脂复合材料热稳定性、力学性能及介电性能的影响。结果表明:GO纳米片的加入提高了GO纳米片/环氧树脂复合材料失热稳定性;随着GO纳米片填充量的增加,GO纳米片/环氧树脂复合材料的冲击强度和抗弯性能先提高后降低,其介电常数和介电损耗则先减小后增加。GO纳米片填充量为0.3wt%的GO纳米片/环氧树脂复合材料的失重5%时的热分解温度由纯环氧树脂的400.2℃提高到424.5℃,而冲击强度和弯曲强度分别在GO纳米片填充量为0.2wt%和0.3wt%时达到最大,冲击强度由纯环氧树脂的10.5kJ/m2提高到19.7kJ/m2,弯曲强度由80.5 MPa提高到104.0 MPa。     

氧化石墨烯/二氧化硅协同改性环氧树脂复合材料的制备及表征

以氧化石墨烯(GO)、硅溶胶、甲苯二异氰酸酯为原料,合成二氧化硅接枝氧化石墨烯(SiO2-g-GO)化合物,并用于改性环氧树脂制备SiO2-g-GO/环氧树脂复合材料。采用红外光谱(FT-IR)、广角X射线衍射(WAXD)、热重分析(TGA)、动态机械分析仪(DMA)及扫描电镜(SEM)对复合材料性能进行表征。结果表明,当SiO2-g-GO用量为5 phr,材料冲击强度提高到38.79 kJ/m2,是纯环氧树脂的2.2倍左右;同时,拉伸强度、弯曲强度及弹性模量分别提高了1.35倍、1.45倍、1.42倍。TGA及DMA研究表明,改性后复合材料的起始分解温度、最大分解温度、储能模量和玻璃化转变温度Tg分别比环氧树脂有明显的提高。冲击断面的SEM表明,SiO2-g-GO对环氧树脂固化物有明显的增韧效果。     

石墨烯/环氧树脂复合材料的制备及力学性能

分别通过超声共混法和原位还原法制备了石墨烯/环氧树脂复合材料。利用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的结构进行了表征,并对其力学性能进行了测试。结果表明,原位还原法制备的石墨烯/环氧树脂复合材料中,氧化石墨烯已经被成功地还原为石墨烯,并且石墨烯具有良好的分散性。力学性能测试结果表明,两种方法制备的复合材料的力学强度较纯环氧树脂明显提高。当石墨烯的量为m(GO)/m(EP)=0.3/100时,超声混合法制备的石墨烯/环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别最大提高约29.2%和1.4%;而原位还原法制备的石墨烯/环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别最大提高约40.5%和9.4%。     

环氧树脂/液晶化合物固化体系形态与力学性能的研究

用偏光显微镜研究了环氧树脂 (EP) 液晶化合物固化体系在固化过程中 ,不同温度、不同反应时间、不同的液晶聚合物加入量下体系的形态变化 ,用力学方法和差热分析仪 (DSC)测试了不同液晶聚合物加入量下固化物的力学性能和玻璃化转变温度 (Tg)。结果表明 :起始固化温度、固化时间、共混方式都对固化体系中液晶的有序结构有较大影响 ,加入不同含量的液晶聚合物 ,均可以使固化物的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、模量和Tg提高 ,其中冲击强度最大提高 3 5倍 ,拉伸强度提高 1 6倍 ,弯曲强度提高 1 2 6倍 ,弯曲模量提高 1 1倍 ,Tg提高 60℃     

稀释剂对DDM/E-51环氧树脂体系力学性能的影响

以乙二醇二缩水甘油醚(EGDGE)为活性稀释剂,4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)为固化剂,采用模具浇铸法制备了高力学性能的环氧固化物,详细研究了稀释剂含量对其拉伸、弯曲和冲击强度等力学性能的影响。结果表明,随着稀释剂含量的增加,环氧树脂的拉伸和弯曲强度及模量先增加后减小,添加40%(质量分数,下同)稀释剂时,拉伸和弯曲强度分别达到最大值96.7MPa和168.3MPa,比不添加稀释剂时提高了24.3%和19.2%;拉伸和弯曲模量也分别达到最大值1958.6MPa和3573.9MPa,比不添加稀释剂时提高77.8%和19.8%。添加20%稀释剂时,冲击强度达到最大值37.43kJ/m2,比不添加稀释剂时提高23.1%。     

高模量树脂基体及高抗压复合材料的研究

以高密度的环氧树脂 TDE-85作为基体,选择不同的固化剂,研制出了三种高模量高强度的树脂体系,并对其力学性能、微观结构、自由体积进行了研究。论文取得了如下创造性的研究成果:(1)制备了拉伸模量大于5.0GPa,压缩模量大于6.0GPa,拉伸强度大于80MPa 的树脂体系,并对其力学性能进行了测试,系统研究了模量与密度之间的关系,同时对其微观断口形貌进行了观察。(2)研究了高模量基体对玻璃纤维增强复合材料单向板各项性能的影响。结果表明,随着基体模量的提高,复合材料的拉伸性能、压缩性能、弯曲性能、剪切性能显著提高。玻璃纤维复合材料的压缩强度达1337.5MPa,弯曲强度达2324.6MPa。(3)利用纳米材料 SiO_2、TiO_2、α-Al_2O_3、改性双酚 A 型环氧树脂,解决了纳米柱子均匀分散的技术难题。系统研究了纳米拉子对环氧树脂拉伸模量、强度、冲击韧性、热变形温度的影响。以纳米 SiO_2、高强玻璃纤维共同增强环氧树脂,制备了纳米纤维环氧树脂复合材料。这一研究在国内尚未见报道。(4)利用正电子淹没技术测试了自由体积,首次用实验验证了模量与自由体积的密切关系。对于 TDE-85/胺体系,在环氧基/胺摩尔比相同的条件下,浇铸体密度降低,自由体积的尺寸与浓度增大,浇铸体的模量与玻璃化温度降低。纳米粒子的加入,使自由体积尺寸增大,自由体积浓度降低,模量与玻璃化温度升高。     

聚氯乙烯/氧化石墨烯薄膜的力学性能和热稳定性能

通过溶液共混法制备了氧化石墨烯(GO)分散均匀的聚氯乙烯(PVC)/GO纳米复合薄膜,研究了薄膜的力学性能和热稳定性能。结果表明,微量GO能大幅度提高PVC的模量和拉伸强度,且保持较高的断裂伸长率。在PVC中添加质量分数为0.12%的GO,PVC的拉伸强度提高63%,杨氏模量提高20%;添加量为0.60%时,PVC的拉伸强度提高125%,杨氏模量提高126%.添加GO还能提高PVC的起始分解温度、最大分解温度以及PVC的成碳量。GO片层具有较高的强度和模量、GO在高分子基体内的均匀分散、GO和PVC之间较强的相互作用、GO与PVC的层状结构,是其力学性能提高的主要原因.     

功能化氧化石墨烯/聚氨酯-环氧树脂复合材料的制备及其性能

利用氧化石墨烯(GO)表面的羟基分别与硅烷偶联剂KH550、KH560反应,制备功能化氧化石墨烯(KH550-GO、KH560-GO),分析了GO功能化前后的微观结构变化;通过溶液插层法将GO加入到聚氨酯-环氧树脂(PU-EP)基体树脂中制备GO/PU-EP复合材料,并对其拉伸性能及热性能进行测试。研究结果表明,KH550、KH560成功对GO进行了功能化,并且与PU-EP复合材料相比,GO/PU-EP复合材料的拉伸性能和热性能均有明显的提高。其中,KH550-GO的加入对基体树脂力学性能和热性能的改善尤为明显。添加0.1wt%的KH550-GO,基体树脂拉伸强度和拉伸模量分别提高了39.0%和94.4%,同时初始热分解温度提高了12℃。     

缝合密度对缝合/VARI成型复合材料力学性能的影响EI北大核心CSCD

采用改进锁式缝合和真空辅助树脂注射(VARI)成型工艺制备不同缝合密度的碳纤维/环氧树脂复合材料,研究缝合行距和缝合针距对复合材料力学性能的影响,得出最佳缝合密度。结果表明:随着缝合行距的增大,拉伸性能和弯曲性能均有所提升,层间剪切强度先增大后减小;随着缝合针距的增大,拉伸性能和弯曲性能均有提高的趋势;当缝合密度为5 mm×8 mm时,缝合复合材料具有最佳的综合力学性能,与未缝合复合材料相比,拉伸强度和模量分别下降了13.3%和12.7%,弯曲强度和模量分别下降了23.0%和25.2%,层间剪切强度提高了11.3%。