TiO2/环氧树脂纳米复合材料的研究

以纳米TiO₂作为增强材料,制备纳米复合材料,研究了不同的纳米 TiO₂含量对纳米复合材料性能的影响,采用透射电镜对纳米 TiO₂粒子的分布进行了表征,采用正电子湮没技术(PALS),测试了自由体积的尺寸及浓度。结果表明,纳米粒子均匀分散于环氧树脂中,使环氧树脂的拉伸强度、拉伸模量、冲击强度得以提高;也使环氧树脂的自由体积尺寸增大。     

纳米SiO2表面接枝聚合改性及其聚丙烯基复合材料的力学性能

分别用苯乙烯和丙烯酸乙酯对纳米SiO₂进行辐照接枝聚合改性,通过两步熔融共混工艺与聚丙烯(PP)共混制备了SiO₂/PP复合材料。研究了SiO₂添加量和表面接枝不同聚合物的SiO₂对复合材料力学性能的影响。结果表明,接枝改性的SiO₂对PP有较好的增强增韧效果;拉伸断面观察显示复合材料韧性的提高主要由基体剪切屈服所致。对断面上个别较大团聚体分析发现,经辐照接枝聚合改性的纳米粒子团聚体的结构变得更加紧凑、结实,且随粒子表面聚合物的性质不同,团聚体与基体树脂的界面粘结也随之不同,导致其拉伸破坏形状有所差异,但与基体树脂的界面粘结都得到较好的改善。     

纳米SiO2/尼龙66复合材料的力学性能和热性能

采用熔融共混的方法在双螺杆挤出机上制备出纳米SiO₂/尼龙66复合材料,并对其力学性能和热性能进行了研究。结果表明：复合材料的拉伸强度和弹性模量随纳米SiO₂含量的增加而提高。当SiO₂质量分数为3％时,复合材料的拉伸强度达到最大,增幅为11.2％;当SiO₂质量分数为5％时,弹性模量达到最大, 增幅为30.1％。复合材料的储能模量和玻璃化转变温度较纯尼龙66也有明显提高。差示扫描量热法（DSC）分析显示,纳米SiO₂的加入一方面阻碍了尼龙66的结晶过程,降低了材料的结晶温度;另一方面它又能作为形核剂,增加尼龙66的形核位置,提高形核率。     

碳纤维/TiO2改性树脂复合材料的制备及力学性能

针对环氧树脂脆性大、与碳纤维形成的界面性能较差等问题,本文选用纳米TiO₂对5284环氧树脂进行改性,并以角联锁机织物为增强体制备了碳纤维/环氧树脂复合材料。使用FT-IR、旋转流变仪、表面张力仪等设备对TiO₂/环氧树脂进行表征,并研究了树脂改性对复合材料压缩与层间剪切性能的影响。研究表明:TiO₂的羟基与环氧树脂的环氧基和羟基发生了反应;经1wt.%TiO₂改性的树脂复数黏度为0.066 Pa·s,纤维与树脂间接触角为28.85°,浸润效果较好;相较于未改性复合材料,树脂改性的复合材料纵向压缩强度与模量分别提高了7.46%和11.03%,横向压缩强度与模量分别提高了6.99%和4.96%,纵向、横向的剪切强度分别提高了6.88%和4.65%。TiO₂改性环氧树脂提高了复合材料的承载能力,改善了界面结合强度。     

PP-g-MAH对PP/SiO2纳米复合材料力学性能的影响

为了进一步提高聚丙烯的力学性能,以马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)为聚丙烯/二氧化硅(PP/SiO2)纳米复合材料的界面相容剂,研究了PP-g-MAH添加量对PP/SiO2的力学性能、微观形态以及结晶行为的影响,并研究了其增容机理.研究表明:PP-g-MAH的加入使纳米PP/SiO2纳米复合材料的力学性能得以全面提高,使纳米二氧化硅与聚丙烯的界面粘结得到改善,并且,由于PP-g-MAH导致复合材料的界面强度提高和界面层厚度增加,使KH-570与PP-g-MAH并用的PP/PP-g-MAH/纳米SiO2复合材料比单用KH-570的PP/SiO2纳米复合材料的改性效果更加明显;PP-g-MAH对PP的结晶过程具有较明显的成核作用,使改性PP的结晶温度提高.     

PET接枝改性纳米ZrO2/PC复合材料的力学性能

采用接枝聚合反应在纳米ZrO₂表面接枝聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 低聚物,以提高其与聚碳酸酯(PC)的相容性;改性纳米ZrO₂与PC经过共混挤出,制备了纳米ZrO₂/PC复合材料。采用FTIR、XPS、TEM、TG、接触角等测试方法对接枝改性后的纳米ZrO₂进行了表征,结果表明,PET化学键合到了纳米ZrO₂表面,使ZrO₂疏水性显著增强,微观颗粒分散性好。对纳米ZrO₂/PC复合材料进行了力学性能测试,探讨了纳米ZrO₂的添加量与复合材料力学性能的关系。结果表明：纳米ZrO₂/PC复合材料的力学性能较纯PC有明显改善;随着改性纳米ZrO₂含量的增加,缺口冲击强度和拉伸强度都呈现出先增加后降低的趋势,分别在ZrO₂质量分数为1%和0.3%时达到最大值;弯曲强度在实验范围内一直呈上升趋势,最大弯曲强度比纯PC提高2.54 MPa。     

原位接枝改性纳米二氧化硅/ 聚丙烯复合材料Ⅱ: 性能测试

通过熔融共混过程中原位接枝的方法制得聚丙烯酸丁酯接枝改性纳米二氧化硅/ 聚丙烯(SiO₂-g- PBA/PP) 复合材料, 探讨了材料制备的最佳工艺条件, 研究了复合材料的机械性能、结晶性能、微观形貌以及动态黏弹行为。结果表明, 少量纳米粒子(体积分数≤1.36 %) 的加入即可对PP 起到同时增强增韧的作用, 制备SiO₂-g- PBA/PP 的适宜工艺条件为熔融共混温度180 ℃, 共混时间10 min , 转子转速60 r/ min。对复合材料结晶行为的研究表明, 纳米粒子的成核效应使PP 的结晶速率加快。微观形态观察表明, 纳米粒子与聚合物基体间具有良好的界面结合, 这一点从对材料动态黏弹行为的研究中得到进一步证明, 从而阐明了纳米粒子增韧增强聚合物的机理。     

PP/TPU/纳米SiO2复合材料的制备与性能研究

采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/纳米SiO2复合材料,研究了复合材料的力学性能、结晶性能、流变性能.研究结果表明,填充5%的TPU和极少量纳米SiO2具有协同增强和增韧效应;PU能诱导PPβ晶的形成,纳米SiO2的用量影响其诱导作用;纳米SiO2对PP/TPU有一定的增容作用,使复合材料体系的模量与黏度增大.     

聚丙烯/无机纳米复合材料研究进展

少量纳米粒子可同时实现对聚丙烯(PP)基体的增强增韧并对其力学性能、结晶性能、抗老化及抗茵等性能均会产生一定的影响.用无机纳米粒子改性PP可制备综合性能优异的聚丙烯/无机纳米复合材料,是目前复合材料领域研究的热点.综述了无机纳米粒子改性聚丙烯的最新研究进展,在介绍PP纳米复合材料体系和制备方法的基础上重点对PP纳米复合材料的微观结构、力学性能,结晶和抗老化等性能进行了综述.研究表明少量纳米粒子可大幅度提升基体材料的综合性能,但目前许多文献报道的表面改性和制备技术仍没有解决纳米团聚的难题,特别是要实现工业生产则纳米粒子在PP基体中的分散性尚需进一步改善.     

稻壳粉/PP复合材料的力学性能

制备了稻壳粉/聚丙烯(PP)复合材料,分析了稻壳粉粒度及含量对PP复合材料力学性能的影响,用扫描电镜(SEM)对稻壳粉/PP复合材料拉伸断面进行了分析。结果表明,稻壳粉粒径和含量对PP复合材料性能有一定影响,稻壳粉粒径为245μm的PP复合材料有较好的综合力学性能;随着稻壳粉含量的增加,PP复合材料拉伸强度及断裂伸长率下降,稻壳粉含量为30%时,复合材料弯曲强度和模量均有最大值。稻壳粉含量较低时,其在PP中分散较好,与PP相容性好,复合材料为韧性破坏;稻壳粉含量较高时,稻壳粉有集聚现象,与PP相容性较差,材料的性能较低,复合材料为脆性破坏。     

纳米TiO2填充改性PP的力学性能研究

为了进一步提高通用塑料PP (聚丙烯) 的力学性能,采用共混方法制备了经钛酸酯偶联剂NDZ-201处理的纳米TiO₂/PP复合材料,并通过对DSC熔融曲线的分析以及材料冲击破坏断口的形貌观察,研究了纳米TiO₂质量分数和钛酸酯NDZ-201用量对PP的增韧、增强效果的影响。试验结果表明:纳米TiO₂/PP复合材料的抗弯强度、抗弯模量和冲击强度随着纳米TiO₂含量的升高明显提高,当含量超过5% 时,力学性能增势趋缓,并且随着纳米粒子含量的增加力学性能出现下降的趋势;纳米TiO₂的加入提高了PP的结晶度,使PP结晶为较多细小的β晶,此外弥散分布的纳米TiO₂粒子显著增加了裂纹扩展阻力;在纳米TiO₂加入量一定的情况下,PP的力学性能与钛酸酯偶联剂NDZ-201用量呈近似抛物线的关系,当NDZ-201用量为2% 时对PP的增强增韧效果最显著。      

PP-g-Si与KH550对聚丙烯/滑石粉体系的增容效果

硅烷接枝聚丙烯（ＰＰ－ｇ－Ｓｉ）对聚丙烯／滑石粉（ＰＰ／Ｔａ）混合体系有一定的增容作用,可使复合材料的力学性能得以提高,占复合材料总质量３．５％的ＰＰ－ｇ－Ｓｉ（相当于含硅烷０．２％）对ＰＰ／Ｔａ体系的增容效果与含０．８％（质量分数）的ＫＨ５５０的增容效果相当,ＫＨ５５０对复合材料中聚丙烯（ＰＰ）的结晶熔融行为基本上无影响。而ＰＰ－ｇ－Ｓｉ能进一步使材料中ＰＰ的结晶峰温和熔融峰温提高。     

尼龙6/纳米TiO2及尼龙6/纳米Al2O3原位复合材料的性能

通过原位复合的方法合成了尼龙6／纳米TiO2和尼龙6／纳米Al2O3复合材料，并对材料的力学性能、动态力学行为和光氧化降解行为进行了初步的探讨。结果表明，经钛酸酯偶联剂表面处理的纳米TiO2和纳米Al2O3的加入，可以在一定程度上同时提高尼龙6基体的强度和韧性。此外，氙灯老化实验和XPS测试结果表明，尼龙6／纳米TiO2复合材料具有良好的耐光氧老化降解能力。     

聚丙烯/改性纳米二氧化钛复合材料的制备与性能

采用自制超分散剂对金红石型纳米二氧化钛进行表面处理,然后采用熔融共混的方法与聚丙烯(PP)进行共混制备纳米复合材料,研究了超分散剂用量及纳米二氧化钛用量对复合材料性能的影响。结果表明,超分散剂处理纳米二氧化钛的最佳用量为2%(质量分数);纳米二氧化钛填充PP的最佳用量为1.5%(质量分数);超分散剂对纳米二氧化钛具有明显的均匀分散效果;并且显著降低了复合材料的熔融黏度,改善加工性能;超分散剂处理的纳米二氧化钛填充PP具有明显的增强增韧作用。     

滑石粉/聚丙烯复合材料结晶度与相间形态对其力学性能的影响

用偶联剂改性的滑石粉（Talc）与聚丙烯（PP）共混制备Talc／PP复合材料,测试了复合材料的力学性能。用广角X射线衍射仪对聚丙烯的结晶状况进行了表征,计算了复合材料中聚丙烯的结晶度;用扫描电镜观察了样条的断口形貌,讨论了滑石粉填充量对材料结晶性能与相态结构的影响．以及PP相结晶度和体系的微相结构对复合材料的拉伸、弯曲及冲击性能的影响。实验结果表明,滑石粉的加入对复合材料的结晶行为、相态结构和力学性能有影响。在15％的滑石粉填充量时,聚丙烯相的结晶度达到最大值,材料的拉伸强度、弯曲强度也基本上达到最大值,而冲击强度却降到最低。扫描电镜照片显示,PP基体的结晶形态与复合材料的相态结构随滑石粉含量的改变而变化。     

Mechanical and Antibacterial Properties of Injection Molded Polypropylene/TiO2 Nano-Composites:Effects of Surface Modification

Polypropylene (PP)/titanium dioxide (TiO2) nano-composites were prepared by melt compounding with a twin screw extruder. Nanoparticles were modified prior to melt mixing with maleic anhydride grafted styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS-g-MA) and silane. The composites were injection molded and mechanical tests were applied to obtain tensile strength, elastic modulus and impact strength. Antibacterial efficiency test was applied on the injection molded composite plaques by viable cell counting technique. The results showed that the composites including SEBS-g-MA and silane coated TiO2 gave better mechanical properties than the composites without SEBS-g-MA. Antibacterial efficiency of the composites varied according to the dispersion and the concentration of the particles and it was observed that composites at low content of TiO2 showed higher antibacterial property due to the better photocatalytic activity of the particles during UV exposure.     

TiO_2对挤压铸造Al_2O_(3p)/钢基复合材料组织与力学性能的影响

在预制坯中加入TiO_2粉末,利用挤压铸造法制备Al_2O_3颗粒增强1065钢基复合材料,研究TiO_2对复合材料组织与力学性能的影响。结果表明:TiO_2使基体与Al_2O_3的结合界面形成了TiO_2、Al_2TiO_5界面层;添加TiO_2的复合材料硬度和三点弯曲强度分别为39.0HRC,743.94MPa,比未添加TiO_2的复合材料分别提高了10.0%,26.4%;断口扫描表明,添加TiO_2的复合材料界面结合良好无裂纹,Al_2O_3颗粒表现为穿晶断裂。说明加入的TiO_2改善了Al_2O_(3p)/钢基复合材料界面结合强度,提高了复合材料力学性能。     

橡胶粒子对微发泡聚丙烯复合材料发泡行为与力学性能的影响

利用型腔体积可控注塑发泡装置制备微发泡聚丙烯(PP)/粉末橡胶复合材料,通过橡胶粒子的分散性以及复合材料的结晶行为,研究不同橡胶粒子对聚丙烯复合材料发泡行为和力学性能的影响。结果表明:橡胶粒子的加入使微发泡聚丙烯材料的泡孔分布细密而均匀,微发泡聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/粉末丁腈胶(PP/PP-MAH/NBR)复合材料的发泡质量较理想,其泡孔密度和尺寸分别为7.64×106个/cm3,29.78μm;综合泡孔结构和力学性能,微发泡聚丙烯/聚丙烯接枝马来酸酐/粉末羧端基丁腈胶(PP/PP-MAH/CNBR)复合材料的力学性能最优,与纯PP比较其冲击强度提升了2.2倍,拉伸强度仅仅降低了26%,是理想的微发泡复合材料。     

纳米蒙脱土对木粉/聚丙烯复合材料发泡性能的影响

采用高压釜间歇式发泡法,结合超临界CO₂微孔发泡技术制备了发泡木粉-纳米蒙脱土(NMMT)/聚丙烯(PP)复合材料。通过对复合材料的结晶行为、流变性能、泡孔形貌及压缩性能进行分析,主要研究了NMMT对其微孔结构及力学性能的改善作用。结果表明:NMMT的引入使木粉/PP复合材料中PP基体的结晶速率加快,结晶度减小,有利于发泡均相体系的形成和泡孔生长;PP分子链的运动受到NMMT片层的抑制作用,导致木粉/PP复合材料的熔体弹性提高,泡孔合并与塌陷的现象减少,发泡材料的平均泡孔直径从30.4 μm降低至20.3 μm,并且泡孔尺寸的均匀性得到明显改善,压缩强度和模量分别提高了187%和223%。