改性大麻纤维/不饱和聚酯复合材料的力学性能及界面表征

采用模压成型方法制备大麻纤维/不饱和聚酯复合材料,用六亚甲基二异氰酸酯(DIH)与丙烯酸羟乙酯(HEA)对纤维进行表面处理。结果表明,纤维改性后复合材料的拉伸强度、弯曲强度及弯曲模量均有显著提高;当DIH-HEA用量为纤维干质量的3%时,复合材料的总体力学性能最佳。复合材料拉伸断面扫描电镜(SEM)显示,纤维表面处理改善了纤维与树脂间的界面结合。改性纤维的红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)分析表明,DIH-HEA混合物与纤维表面羟基产生共价键结合。     

环氧改性水性聚氨酯上浆剂对碳纤维/氰酸酯树脂复合材料界面性能的影响

使用自行合成的环氧改性水性聚氨酯(EWPU)上浆剂对碳纤维进行表面处理,主要研究了EWPU上浆剂对碳纤维表面及碳纤维/氰酸酯树脂复合材料界面性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和静态接触角等表征方法对比研究了二次上浆处理前碳纤维(CF)和处理后碳纤维(MCF)的表面形貌、表面化学元素组成和浸润性的变化,并通过单纤维破碎实验和短梁剪切法,研究了EWPU上浆剂对碳纤维/氰酸酯树脂复合材料界面力学性能的影响。结果表明,经EWPU上浆处理后碳纤维表面O/C值增加了39.13%,表面活性官能团的含量增加了14.97%,碳纤维与树脂的初始和稳态接触角分别减小了19.41%和20.59%,碳纤维/氰酸酯树脂复合材料的单丝界面剪切强度和层间剪切强度分别增加了13.42%和14.29%。     

纳米纤维素增强豆胶胶合性能的热分析

目的分析纳米纤维素(NCC)对豆胶热力学性能的影响,并验证纳米纤维素对豆胶宏观胶合性能的增强作用。方法运用差示扫描仪(DSC)和动态机械分析仪(DMA)分析纳米纤维素对豆胶胶合性能的增强,并对比空白组豆胶与质量分数为3%纳米纤维素的豆胶不同的胶合性能。结果 DSC曲线显示豆胶分子链的打开伴随着50~200℃吸热的协同转化。在豆胶的DMA曲线中,加入NCC,储能模量E′提高,耗散因子tanδ降低,说明NCC提高了豆胶胶合板抵抗变形的能力。结论胶合强度测试显示NCC的加入提高了杨木胶合板的胶合强度,NCC质量分数为3%的豆胶胶合板的胶合性能比空白胶合板的提高了56%。     

花岗岩/硅烷偶联剂/水泥浆界面层的形成机理

用硅烷偶联剂(SCA)处理粗骨料,用分光光度法、接触角测定仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析SCA与花岗岩表面的结合形式及其影响因素.结果表明,在常温下SCA与花岗岩表面可形成较强结合,包括化学键合.对花岗岩/SCA/水泥浆界面层的扫描电镜观测结果表明,水解SCA的羟基和间断分布的有机基团是界面结合增强的主要原因.     

Kevlar纤维-木粉/HDPE混杂复合材料的制备与性能

Kevlar纤维(KF)经氢化钠活化后与3-氯丙烯和3-氯丙基三甲氧基硅烷反应进行表面接枝改性,然后与木粉和高密度聚乙烯(HDPE)熔融复合制备了KF-木粉/HDPE混杂复合材料(KWPCs)。利用扫描电镜(SEM)、光电子能谱(XPS)、红外光谱(FT-IR)等方法对改性KF进行了表征,考察了KF用量及分布形态对KWPCs力学性能的影响。结果表明,将烯丙基和三甲氧基硅丙基同时接枝到KF表面,能改善KF与基体HDPE的界面相容性;与未添加KF的木粉/HDPE复合材料相比,添加少量(2%～3%)接枝改性处理的KF能明显改善KWPCs的拉伸和弯曲性能,同时抗冲击性能得到显著提高。     

高碳低氧型碳化硅纤维的表面性能研究

采用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、SEM、拉曼光谱等分析方法对国产低氧高碳型碳化硅纤维表面进行了研究。结果表明,纤维表面光滑、致密,以SiC_xO_y组成为主、SiC次之、SiO_2最少,并有无定形碳存在。该纤维表面物理与化学特性有利于形成结合强度适中的复合材料界面,从而提高复合材料的强度和断裂韧性。     

葡甘聚糖/壳聚糖/水解胶原蛋白胶粘剂的二氧化钛共混改性

采用原位共混法制备了葡甘聚糖/壳聚糖/水解胶原蛋白/二氧化钛复合胶粘剂,通过拉力试验、红外光谱、X射线光电子能谱、差示扫描量热分析、扫描电镜等手段研究了二氧化钛含量与紫外光照射时间对胶合性能、胶粘剂理化结构、热特性及表面形貌的影响。结果表明,与微米尺度粒径的二氧化钛相比,添加纳米二氧化钛对胶粘剂性能的提高更明显。添加微米粒径的二氧化钛,胶合强度的改善不明显,添加量过大反而会导致胶合性能的降低,在膜表面能清楚地观察到相分离。添加纳米二氧化钛能够显著提高胶粘剂的胶合强度和热稳定性;紫外线照射处理会导致胶合性能的降低;纳米二氧化钛能够与胶粘剂的组分之间形成氢键,提高体系结构稳定性的同时也降低了羰基、氨基等官能团之间的反应程度;组分之间相容性良好。     

上浆剂对国产T700级碳纤维复合材料界面性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)等测试方法表征了上浆/未上浆国产T700级(MT700)碳纤维的表面特性,并通过单丝断裂实验测试了单丝复合体系微观界面剪切强度(IFSS),在此基础上研究了碳纤维表面特性对单丝复合体系微观界面性能及其耐湿热性能的影响.研究表明:MT700碳纤维表面上浆剂改善了纤维/基体微观界面强度及其耐湿热性能;湿热环境对复合材料的微观界面性能影响显著,尤其是造成纤维/基体间的化学键合作用破坏,去湿后部分界面性能可恢复.     

国产T800级炭纤维表面特性及其复合材料微观界面性能

采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)等测试方法表征了两种国产上浆/去浆T800级炭纤维的表面特性,并通过单丝断裂实验测试了单丝复合体系微观界面剪切强度(IFSS),在此基础上研究了炭纤维表面特性对单丝复合体系微观界面性能及其耐湿热性能的影响。结果表明:去浆后炭纤维表面含氧活性官能团含量降低,粗糙度增加,与基体树脂的界面结合强度增大;湿热环境对复合材料的微观界面性能影响显著,尤其是破坏了纤维/基体间的化学键合作用,但去湿后部分界面性能可恢复。     

等离子体处理对国产高强碳纤维复合材料界面性能影响研究

在100W功率条件下，用氧等离子体对国产T800级碳纤维进行处理，通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱、单丝拉伸强度测试等方法对处理前后碳纤维表面物理化学特性进行表征，采用微脱粘方式研究了等离子体处理前后碳纤维环氧树脂复合材料界面的结合性能。结果表明：等离子体处理使碳纤维表面发生明显刻蚀，显著地提高了其表面化学活性；处理时间为3min时，碳纤维力学性能未发生降低，而其复合材料界面剪切强度值(IFSS)可达最高的88.61MPa,相比于未处理碳纤维复合材料而言，IFSS增幅为97.39%。     

γ-射线辐照对碳纤维结构的影响

碳纤维（CF）经γ-射线辐照可以改善其与树脂复合的界面性能,从而提高复合材料的层间剪切强度（ILSS）。为了研究辐照改性CF的机理,采用X射线衍射（XRD)、拉曼光谱、X射线光电子能谱（XPS）、电子扫描电镜（SEM）等分析方法研究了CF经辐照后结构的变化。     

聚多巴胺改性碳纤维增强尼龙6复合材料的界面性能

在碳纤维表面自聚合沉积多巴胺对其改性,制备出碳纤维增强尼龙6复合材料(CF/PA6)。使用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、接触角测量仪、傅里叶红外光谱(FTIR)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等手段表征碳纤维的表面形貌、粗糙度、润湿性和化学结构,研究聚多巴胺(PDA)沉积时间对复合材料界面力学性能的影响。结果表明：经过改性处理的碳纤维表面被一层均匀的PDA薄膜覆盖,显著提高碳纤维的表面活性、表面粗糙度和化学键能,也极大地提高碳纤维与尼龙6树脂基体之间的界面相容性。PDA沉积16 h的复合材料其界面结合强度最高,层间剪切强度达到31.7 MPa比改性前提高72.3%,弯曲强度达到308.2 MPa比改性前提高56.9%。     

微波等离子体对聚丙烯/炭黑界面化学组成和物理结构的影响

采用X射线光电子能谱(XPS)、衰减全反射红外光谱(ATR-FT-IR)、薄膜X射线衍射(TF-XRD)和偏光显微镜(POM)研究了微波等离子处理对聚丙烯/炭黑界面iPP化学组成和物理结构的影响。结果表明,经微波等离子处理后,iPP界面生成了O-C=O,C-NH极性化学基团,而且随着处理时间的延长和处理时气压的增大,O,N基团的含量很快增多。微波等离子体处理后,iPP界面结晶度降低,球晶尺寸明显增大,出现了α→β晶型转变,且随着处理时间延长,β晶型含量逐渐增多。     

炭纤维表面接枝碳纳米管对复合材料界面性能的影响

采用聚酰胺-胺(PAMAM)树状分子化学修饰方法制备碳纳米管接枝炭纤维(CF-PAMAM-CNTs)新型增强体。利用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对接枝前后CF表面官能团和表面形貌进行表征;利用接触角测量、单丝拉伸方法研究了接枝前后纤维单丝的润湿性能及拉伸强度,并通过微脱黏法分析了其复合材料的界面剪切强度,同时探索了CNTs的最佳接枝量。结果表明,当CNTs接枝量为15%时,CF表面粗糙度提高了180%,表面能提高了300%,拉伸强度提高了22%,复合材料的界面剪切强度提高了178%,这表明CNTs接枝有利于改善CF复合材料的界面性能。     

官能团化碳纤维/热塑性聚氨酯复合泡沫材料的制备及力学性能

采用浓H_3PO_4/浓HNO_3混酸体系对碳纤维(CF)表面进行预处理得到酸化碳纤维,再利用二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)与酸化碳纤维发生接枝反应,制得官能团化碳纤维(MCF)。将其与热塑性聚氨酯(TPU)熔融共混得到MCF/TPU复合泡沫材料。利用红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射、拉曼光谱和场发射扫描电镜等表征了纤维接枝改性效果和复合材料结构及断面形貌。结果表明,化学接枝使得纤维表面官能团化,并且接枝改性增加了纤维表面的粗糙度及无序程度。从而成功地改善了纤维和TPU基体的界面粘合力和相容性。力学性能分析表明,相比接枝前的CF,MCF可明显提高复合泡沫材料的力学性能,当纤维添加量为3%时,较改性前拉伸强度提高了16.1%,断裂伸长率提高了18.5%,撕裂强度提升了3.2%,回弹性提高了6.7%,压缩永久变形降低了6.9%。     

Zr/Nb薄膜材料的制备及界面结构研究

通过直流磁控溅射法在单晶Si(100)基底上制备了Zr/Nb/Si薄膜材料。X射线衍射(XRD)研究表明Zr薄膜以多晶形式存在,而Nb薄膜则形成了(110)晶面择优生长。薄膜中Zr和Nb晶粒大小分别为14,6 nm。扫描电镜研究表明形成的薄膜表面平整光滑,没有微裂纹存在。扫描俄歇电子能谱及X射线光电子能谱的研究表明,Zr/Nb/Si薄膜样品具有清晰的界面结构。在薄膜表面形成了致密的氧化层物种,而在膜层内部少量氧则以吸附态形式存在。     

高能辐照下环氧树脂对腰形碳纤维的表面改性

利用高能射线共辐照接枝,在环氧树脂/丙酮溶液中对腰形截面碳纤维表面进行了处理.通过扫描电子显微镜(SEM)观察了纤维的表面及复合材料断口形貌的变化;利用浸润性测试方法分析了纤维表面能的变化;采用X射线光电子能谱(XPS)方法分析了纤维表面化学元素及官能团的组成;通过层间剪切强度(ILSS)表征了纤维增强环氧树脂复合材料的界面性能.结果表明,处理后碳纤维表面沟槽变深,氧元素和碳元素百分含量比(O/C)提高,表面能极性分量增加,ILSS最大可提高18.3%,达到91.3MPa.     

碳纤维电化学氧化表面处理效果的动态力学热分析研究

利用动态力学热分析(DMTA)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)对聚丙烯腈基(PAN)碳纤维电化学氧化表面处理效果进行了研究。研究结果表明,DMTA谱图中经电化学氧化处理的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)其损耗角正切(tanδ)较未处理的降低30％,玻璃化温度(T_g)与tanδ峰值的变化可以有效地表征PAN基碳纤维表面处理的效果。这一结论与SEM观察CFRP断口形貌的结果相符。经定量计算出的界面粘结参数A和α与CFRP的层间剪切强度(ILSS)所反映的碳纤维与树脂间界面粘结效果是一致的。同时,XPS表面化学分析表明,经电化学氧化处理后的碳纤维表面羟基含量提高55％及活性碳原子数增加18％,采用适当的处理条件可使CFRP的ILSS提高20％以上。      

电泳沉积法制备GaN薄膜的结构和组分分析

采用电泳沉积法在Si(111)衬底上制备出了GaN薄膜.用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外吸收(FTIR)谱、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM)对样品的结构、组分和形貌进行了分析.结果显示所得样品为六方纤锌矿结构的GaN多晶薄膜.     

电感耦合等离子体对HDPE粉体的表面处理

用搅拌式电感耦合等离子体反应器对高密度聚乙烯（HDPE）粉体进行表面处理,采用水接触角、红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）对等离子体处理前后HDPE粉体的水接触角、表面成分的变化进行分析。实验结果表明,随着等离子体处理时间延长和放电功率增加,水接触角减小。在功率100W处理30min后,水接触角从处理前...