硅烷偶联剂对玻璃纤维表面性能的影响

固体的表面自由能是影响到吸收,浸润,粘附等表面性能的一个特征因子,但测定固体表面能的直接方法尚未建立。在本研究中,我们采用电子天秤法对未处理玻璃纤维及各种硅烷偶联剂处理后玻纤的表面自由能及其分量作了测定,其基础是通过测定液体L₁在另一液体L₂之下对固体S接触角,间接地求得固体的表面能。结果表明,玻纤的表面自由能因硅烷偶联剂的处理而降低,并与偶联剂的结构密切有关。若硅烷中带有极性基团,则处理后玻纤的表面能较高;反之若硅烷中不含有极性基,则处理后玻纤的表面能较低。用带双键硅烷处理的玻纤有中等的表面自由能。      

电化学氧化/硅烷偶联剂处理碳纤维表面增强聚氨酯基复合材料的性能研究

通过两步法制备了改性碳纤维/聚氨酯复合材料。探究了电化学氧化处理法与表面涂层法相结合的一种新型改性方法对碳纤维增强聚氨酯基复合材料性能的影响。通过对碳纤维进行电化学氧化在表面引入含氧官能团,改善碳纤维表面活性。随后向电化学氧化改性的碳纤维施加硅烷偶联剂溶液,在修复碳纤维表面损伤的同时通过化学反应将碳纤维与聚氨酯桥接在一起,提高碳纤维与聚氨酯界面结合性能。结果表明：经电化学氧化/硅烷偶联剂处理后的复合材料对比原始碳纤维聚氨酯复合材料及仅电化学氧化碳纤维聚氨酯复合材料抗拉性能分别提高了83.5%与73.5%,力学性能提升显著。     

玻璃纤维/聚脲复合材料的性能研究

为研究玻璃纤维对聚脲性能的影响,分别以聚脲和玻璃纤维作为基体和增强体,合成了玻璃纤维/聚脲复合材料。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和动态热机械分析仪,探究玻璃纤维长度在0.2～0.8mm、添加量在0.5%～1.5%(wt,质量分数,下同)范围时对复合材料微观结构、力学性能和动态力学性能的影响规律,分析复合材料的耗能机理。结果表明：玻璃纤维在基体中分布均匀,降低了复合材料的氢键化程度、氢键结合强度以及微相分离程度;复合材料的拉伸强度、撕裂强度随玻璃纤维长度和添加量的增加而提高,当玻璃纤维长度为0.8mm、添加量为1.5%时,复合材料的拉伸强度为30.14MPa,撕裂强度为127.48kN/m,力学性能最好;随着玻璃纤维长度和添加量的增加,复合材料的储能模量和损耗模量逐渐增加,玻璃化转变温度向高温移动;复合材料的主要耗能机理为本征阻尼和界面阻尼,本征阻尼随着玻璃纤维长度的增加而减小,界面阻尼随着玻璃纤维添加量的增加而增大。     

有机硅烷偶联剂对水性聚氨酯材料性能的影响

以IPDI为硬段,PTMG1000为软段,TMP为交联剂,APTES为封端剂,合成了一系列硅烷偶联剂改性水性聚氨酯乳液,并制备了水性聚氨酯的固化膜.FT-IR分析表明,APTES上的一NH2 与聚铵酯的端--NCO发生反应,成功地将硅烷结构引入聚氨酯分子中.TG分析表明,APTES的改性,提高了聚氨酯热稳定性.随着w(...     

湿热老化对玻璃纤维/环氧树脂复合材料性能的影响

为研究玻璃纤维(GF)/环氧树脂复合材料湿热老化机制, 首先, 利用称重法、动态热机械分析仪(DMA)、SEM和矢量网络介电分析仪研究了湿热老化对GF/环氧树脂608(EP608)复合材料性能的影响;然后, 分析了复合材料的吸湿率、力学性能、介电性能与老化时间的关系, 并对其老化机制进行了探讨。结果表明:随老化时间延长, GF/EP608复合材料的力学性能和介电性能均有不同程度的下降;湿热老化对GF/EP608复合材料吸湿率的影响符合Fickian扩散定律;树脂基体的塑化、水解和基体-纤维界面的破坏是造成GF/EP608复合材料力学性能和介电性能下降的主要因素。所得结论可为GF增强环氧树脂基复合材料的应用提供科学依据。      

稀土改性磨碎玻璃纤维对磨碎玻璃纤维/聚四氟乙烯复合材料性能的影响

采用三种表面改性剂,即硅烷偶联剂（PTMS）、含PTMS的稀土改性剂（PTMS-RES）和稀土改性剂（RES）,对磨碎玻璃纤维表面处理,探讨了不同表面处理剂对磨碎玻璃纤维/聚四氟乙烯（MGF/PTFE）复合材料介电性能、热膨胀系数和热导率的影响。测试了RES、未改性的磨碎玻璃纤维和PTMS-RES改性的MGF的FTIR谱图,并采用SEM对MGF/PTFE复合材料的断口形貌进行分析。结果表明：与未经表面改性的MGF/PTFE复合材料相比,经表面改性的MGF/PTFE复合材料的介电性能、热膨胀系数、热导率都得到改善。由于RES特殊的电子层结构以及对阴离子有强吸引作用,RES改性效果比PTMS更好。由于RES与PTMS共同的作用,PTMS-RES比RES能更好地改善MGF与PTFE的界面,促进MGF与PTFE的界面粘结。     

玻璃纤维含量对竹粉/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

为利用玻璃纤维提高木塑复合材料的综合性能,探讨玻璃纤维含量对竹粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料性能的影响规律,首先,采用A-171硅烷偶联剂对竹粉表面进行了改性,并加入了一定量的玻璃纤维;然后,采用热压成型工艺制备了玻璃纤维-竹粉/HDPE复合材料;最后,考察了玻璃纤维含量对复合材料力学性能、热学性能及摩擦学性能的影响,并利用SEM观察材料的断面和磨损表面形貌。结果表明:当玻璃纤维含量为3wt%时,能显著提高竹粉/HDPE复合材料的拉伸强度和弯曲强度,与未添加玻璃纤维的复合材料相比,添加玻璃纤维后复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别提高了19.41%和23.54%;在30~60℃温度范围内,复合材料长度-宽度方向上的线膨胀系数随着玻璃纤维含量的增加而明显减小,而同一复合材料的线膨胀系数随温度的升高而逐步增大;在氮气气氛下,随玻璃纤维含量的增加,竹粉/HDPE复合材料的摩擦系数先逐渐增大,而后基本保持不变,磨损率逐渐减小。所得结论显示玻璃纤维含量为3wt%~7wt%的木塑产品适用于建筑横梁(如凉亭或桥梁等),而玻璃纤维含量为7wt%~10wt%的木塑产品适用于高人流量场所(如公园或休闲绿道等)的地面铺装。      

接头尺寸对玻璃纤维/热塑性树脂复合材料机械连接性能的影响接头尺寸对玻璃纤维/热塑性树脂复合材料机械连接性能的影响

对玻璃纤维/聚酰胺（GF/PA）、玻璃纤维/聚甲醛（GF/POM）、玻璃纤维/聚丙烯（GF/PP）这三种玻璃纤维增强热塑性树脂基复合材料进行机械连接试样的常规拉伸试验,以及低周疲劳拉伸试验,并对疲劳前后的试样断裂面进行SEM观察,研究了接头尺寸（宽径比w/d （试样宽度/开孔直径）和端径比e/d （试样端距/开孔直径））对机械连接件破坏载荷和破坏模式的影响。实验结果表明:玻璃纤维增强纤热塑性树脂复合材料机械连接件的承载能力在一定的宽径比时会随着e/d的增加而增加,当w/d≥3、e/d≥2时趋于稳定;破坏模式以拉伸破坏为主;低周疲劳拉伸对GF/POM和GF/PA机械连接试样拉伸强度产生一定的影响,而对GF/PP的拉伸强度无明显影响,低周疲劳拉伸对玻璃纤维增强热塑性树脂复合材料机械连接试样的破坏模式没有影响。SEM观察显示,随着疲劳载荷水平的增加,GF/POM和GF/PA的断裂面上被抽拔纤维数量增加,而GF/PP断裂面纤维与基体的存在状态无明显变化。      

有机硅烷偶联剂对聚丙烯酸酯/纳米SiO2复合材料性能的影响

同步采用无皂乳液聚合法和溶胶-凝胶法制备了聚丙烯酸酯/纳米SiO2复合材料,通过TEM、力学性能、DSC、TG和XRD等检测手段研究了不同有机硅烷偶联剂对聚丙烯酸酯/纳米SiO2复合材料性能的影响.结果表明,分别采用3-甲基丙烯酸氧丙基三甲氧基硅烷(MEMO)和乙烯基三甲氧基硅烷(VTMO)制备的纳米复合材料,力学性能随其用量的增加而同步增强增韧;TEM结果表明,采用MEMO和VTMO制备的聚丙烯酸酯/纳米SiO2复合材料中的纳米SiO2的粒径约20nm,且分布均匀;热性能结果表明,采用乙烯基三乙氧基硅烷(VTEO)制备的纳米复合材料的玻璃化温度(-8.1℃)和热裂解温度(350℃)最高;XRD结果表明,有机硅烷偶联剂的加入降低了纳米复合材料的结晶度.     

固化工艺对3221环氧树脂体系/玻璃纤维复合材料性能的影响

采用动态热机械分析法(DMA法),研究不同固化工艺下固化的3221环氧树脂体系/高强玻璃纤维复合材料的干态玻璃化温度Tg,相对刚度E′以及分别在50℃和70℃去离子水中浸泡384 h后,材料的湿态Tg、E′、吸水率的变化规律。结果表明:固化温度较高的样品干态Tg较高,但经湿态处理后,Tg下降的幅度较大。固化温度高的样品在水浸泡过程中吸湿较慢。材料吸水后E′下降。     

偶联剂对玻璃纤维增强淀粉/聚乳酸复合材料性能的影响

分别以马来酸酐、KH550、KH560和KH570为偶联剂对玻璃纤维进行预处理,再与淀粉、聚乳酸(PLA)复合,通过熔融挤出法制备玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料。研究了偶联剂种类对玻璃纤维增强复合材料熔融指数、力学性能、热性能和熔融流变性能的影响。实验发现马来酸酐、KH550、KH570、KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料的熔融指数和力学性能都依次增大,表明KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料的界面黏结作用最强。对热性能进行表征发现,马来酸酐、KH550、KH570、KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料玻璃化转变温度、重结晶温度、结晶度和热稳定性均依次提高。受玻璃纤维与淀粉/PLA基体界面黏结效果的影响,马来酸酐、KH550、KH570、KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA体系的储能模量和复数黏度依次增大。     

消泡剂聚二甲基硅氧烷对聚氨酯/SiC复合材料性能的影响

采用聚氨酯为胶体制备聚氨酯/SiC复合材料,研究消泡剂聚二甲基硅氧烷(PMDS)对聚氨酯/SiC复合材料粘接性能和冲蚀磨损性能的影响。结果表明:消泡剂可显著地提高改性聚氨酯/SiC复合材料的抗剪强度和抗拉强度,但对提高聚氨酯/SiC复合材料的抗弯强度没有明显作用;消泡剂的加入显著提高了改性聚氨酯/SiC复合材料的耐冲蚀磨损性能。     

聚氨酯/碳纳米管复合材料的疏水性能研究

采用溶液共混法制备聚氨酯(PU)/碳纳米管(CNTs)复合材料,并探讨碳纳米管含量和分散方法对PU/CNTs复合材料疏水性能的影响。实验结果表明,随机分布的CNTs丛提供了微米/纳米的双重粗糙结构,这种结构具有较大的孔隙率和比表面积,具有较强的疏水性质。PU/CNTs复合材料表面的水接触角随着CNTs含量的增加呈现先增大后减小的趋势,且当w(CNTs)=5%时水接触角达到最大值111.52°;水接触角随着分散时间的延长逐渐增大,分散超过2.0h后出现了略微的下降,最佳的分散时间是2.0h;在采用不同分散方法制得的PU/CNTs中,水接触角由高到低依次是超声分散、磁力分散、机械分散,最佳分散方法为超声分散。     

玻璃纤维化学镀复合材料性能研究

采用化学镀的方法,在玻璃纤维表面镀上一层均匀致密的镍磷合金层.对镀液的成分和工艺参数进行了选择分析,并用扫描电镜、X射线衍射系统研究了化学镀非晶态合金的表面形貌以及镀层的组织结构等.获得重复性好的工艺过程,玻璃纤维表面镀覆磷含量可调控的镍磷合金镀层,其复合材料比饱和磁化强度可达到24.66 A·m2/kg.形成的镍磷合金-玻璃纤维复合导电填料,为高性能电磁兼容材料的获取提供新途径.     

连续长玻璃纤维/聚氨酯复合材料的制备与力学性能

以三羟基聚醚多元醇（PPG）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）作为软段和硬段,玻璃纤维（GF）为增强体,采用预聚体法制备自交联型GF/聚氨酯（PU）复合材料。借助旋转式黏度计、DMA、SEM、XRD和万能力学试验机等分析检测手段,研究了PU预聚体聚合温度、适用期、物相及GF含量等因素对GF/PU复合材料力学性能的影响。结果表明:PU预聚体聚合温度为50℃,GF含量为55wt%时,GF/PU复合材料综合性能最优,拉伸强度、弯曲强度和冲击韧性分别为794 MPa、846 MPa和228 kJ/m2,动态力学性能损耗因子（tanδ）峰值为0.59。      

玻璃纤维织物/聚氯乙烯复合材料隔声性能

采用常压浇注工艺,制备了一种超薄、轻量、柔韧的复合材料——玻璃纤维织物/聚氯乙烯复合材料。利用双通道声学分析仪,分析研究了其隔声性能;利用SEM、DMA等,分析研究了该材料的结构和力学性能等。结果表明:该复合材料的隔声性能优于单一材料的隔声性能,在测试范围内,其隔声量超出了质量定律的预测效果,显示了该材料良好的隔声性能。      

玻璃纤维增强聚氨酯泡沫的性能研究

为了提高聚氨酯泡沫(PUF)的力学性能,通过使用短切玻璃纤维改性PUF的方法,实现了材料的增强增韧。分别取3%(wt,质量分数,下同)、5%和8%的同规格玻璃纤维改性PUF,对不同试样的泡孔形貌进行观察,同时对纯PUF和玻璃纤维增强PUF的压缩性能和弯曲性能进行研究。结果表明:当玻璃纤维含量为5%时玻璃纤维增强PUF的泡孔直径更小,泡孔结构更加均匀。PUF的力学性能随着玻璃纤维的加入先上升后下降,5%的玻璃纤维复合PUF的压缩性能和弯曲性能最好,当玻璃纤维含量为8%时,复合材料压缩强度和弯曲强度开始下降。     

玻璃纤维增强淀粉/聚乳酸复合材料——纤维用量对性能的影响

以玉米淀粉和聚乳酸(PLA)为原料,甘油为增塑剂,通过熔融挤出法制备玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料。研究了玻璃纤维用量对复合材料断面形貌、力学性能、耐水性能和熔融性能的影响。结果表明,随着玻璃纤维用量增多,纤维与基体间的机械咬合作用使复合材料断裂面变得粗糙;纤维用量超过4%后,纤维之间产生相互缠结,对复合材料基体的增强效果减弱,使得断裂面的粗糙度下降。受玻璃纤维对基体增强效果的影响,随着纤维用量增多,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和断裂伸长率都逐渐增大,吸水率逐渐降低,玻璃纤维用量为4%达到临界值。复合材料的储能模量随着玻璃纤维用量增多而增大,而熔融指数和复数粘度却随着玻璃纤维用量增多而降低。     

硅烷偶联剂改性聚氨酯的研究

从原料和工艺两方面出发,对以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为基础的硅烷改性聚氨酯(SPU)进行了改善.原料方面,改性后的KH550由伯氨基转化为仲氨基,反应活性降低;工艺方面,将KH550加料顺序提前.试验结果表明:这两种方法均有利于降低SPU树脂的黏度和提高反应平稳性;较好解决了由于黏度上升太快引起的KH550自聚凝团问题.     

稀土改性剂对玻璃纤维-SiO2/聚四氟乙烯复合材料性能的影响

采用不同的稀土改性剂（La、Ce、Pr、Nd和Sm）对SiO₂和玻璃纤维（GF）进行改性处理,SiO₂含量为55wt%,GF含量为2wt%。填料改性处理后与聚四氟乙烯（PTFE）分散液在高速分散机中混合,然后通过热压烧结法制得GF-SiO₂/PTFE复合材料。考察了不同的稀土改性剂对GF-SiO₂/PTFE复合材料吸水性、介电性能、热膨胀系数和力学性能的影响。采用FTIR手段对稀土La改性剂,未改性的填料和改性后的填料结构进行了测试。并用SEM和EDS对复合材料的断口形貌及表面处理前后填料的形貌进行观察和能谱分析。结果表明：由于稀土La的电子层结构比其他轻稀土更稳定,对阴离子的吸引作用比其他轻稀土强,稀土La改性剂比其他的稀土改性剂能更好地促进填料GF与PTFE界面粘合,改善GF-SiO₂/PTFE复合材料性能。GF-SiO₂/PTFE复合材料的介电性能受到La含量的影响,当La含量为0.3wt%时介电性能最佳。