UPR/苎麻布/碱式硫酸镁晶须复合材料Ⅰ——偶联剂处理晶须对复合材料力学性能的影响

选用钛酸酯偶联剂NDZ101、NDZ401和硅烷偶联剂KH550、KH570分别对碱式硫酸镁晶须进行预处理,采用模压工艺制备不饱和聚酯树脂/苎麻布/碱式硫酸镁晶须复合材料,研究了偶联剂加入比例对复合材料力学性能的影响。结果表明:除了KH570外,其他几种偶联剂均可保持或提高复合材料的拉伸强度和冲击强度;除了NDZ101之外,其他几种偶联剂均可提高复合材料的弯曲强度,当选用2%的KH550进行处理时,复合材料的弯曲强度最高,达到104.78 MPa,较未经偶联剂处理的复合材料的弯曲强度(95.18 MPa)提高了10.09%;利用硅烷类偶联剂处理晶须,对复合材料的拉伸模量、弯曲模量的改善效果优于钛酸酯类偶联剂;偶联剂处理不能改变复合材料脆性断裂的性质。     

PE–HD/改性剑麻纤维复合材料的制备及性能

以高密度聚乙烯(PE–HD)为基体材料,剑麻纤维(SF)为增强填充材料,利用不同的偶联剂(硅烷偶联剂,钛酸酯偶联剂)改性SF,用熔融共混法制备一系列PE–HD/SF复合材料。采用扫描电子显微镜、广角X射线衍射仪、差示扫描量热仪、维卡软化仪及万能试验机等测试了复合材料的微观形貌、结晶性能、热及力学性能。结果表明,偶联剂改性的SF与PE–HD有着较好的界面结合,SF的添加使得PE–HD的结晶度下降,热变形温度提高;与未改性的SF相比,当硅烷偶联剂改性SF添加量为10%时,PE–HD基复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度明显提高。     

改性玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能

采用偶联剂KH570对玄武岩纤维(BF)进行表面改性,研究表面改性BF的长度、添加量对增强环氧树脂(EP)复合材料力学性能的影响。结果表明,改性BF表面产生很多凸起,变得非常粗糙。BF表面改性使复合材料的拉伸强度提高10%～20%,冲击强度提高10%～40%。随着改性BF长度及添加量的增加,复合材料的力学性能显著提高。当改性长BF的质量分数为4%时,与纯EP相比,复合材料的拉伸强度和冲击强度分别提高248.3%和451.5%。长BF的增强效果明显好于改性长玻璃纤维(GF),尤其纤维的添加量较大时复合材料拉伸强度的提高更为明显。当长BF的质量分数为4%时,长BF增强复合材料的拉伸强度较长GF增强复合材料提高37.8%,冲击强度提高9.2%。     

表面改性剂增强玻纤/木塑复合材料力学性能研究

探究优化玻璃纤维(GF)长度和含量,添加不同含量的硅烷偶联剂和马来酸酐接枝聚乙烯对玻璃纤维/木塑复合材料(GF/WPC)的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度的影响。结果表明:复合材料中GF的临界长度为4 mm,拉伸强度和弯曲强度与未添加时比较分别提升11.16%和4.7%;最佳添加量为1.5%,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度与未添加GF比较分别提升10.8%、6.8%和28.3%;硅烷偶联剂添加量1.5%时,复合材料的力学性能达到峰值,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为24.5 MPa、36.2 MPa和13.3 k J/m2,与未添加GF相比分别增加6.6%、12.5%和15.3%;马来酸酐接枝聚乙烯表面处理后复合材料最大拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为26.5 MPa、38.9 MPa和14.8 kJ/m2,与未添加时提高27.4%、21.6%和23.3%,三项力学性能的提升幅度都比硅烷偶联剂要大,MAPE改善复合材料的力学性能优于KH550,加入表面活性剂对复合材料的结晶行为和热稳定性无明显影响。     

废旧聚甲醛/改性竹纤维复合材料的力学性能研究

采用碱(NaOH)、硅烷偶联剂(KH560)、异氰酸酯(IPDI)等不同处理方法对废旧聚甲醛/竹纤维（POM/BF）复合材料的界面进行调控,研究了竹纤维改性方法和竹纤维含量对复合材料力学性能的影响。结果表明,NaOH+IPDI和NaOH+KH560能够实现对复合材料界面的调控,利用NaOH+2 %IPDI对BF进行处理后,POM/BF复合材料［BF为20 %（质量分数,下同）］的弯曲强度增加了13.38 %,拉伸强度为50.36 MPa;利用NaOH+5 %KH560对BF进行调控处理后,POM/BF复合材料的弯曲强度增加了12.61 %,拉伸强度为46.87 MPa;NaOH+2 %IPDI对BF的处理具有更好的效果,BF含量为20 %时复合材料的力学性能最佳。     

钛酸钾晶须表面改性及增强环氧树脂研究

采用表面包覆法对钛酸钾晶须(PTW)进行包硅处理,并用硅烷偶联剂KH550和KH560对包硅后的PTW进行表面改性,利用扫描电子显微镜和X射线荧光光谱对PTW进行分析。制备了环氧树脂(EP)/PTW复合材料,考察了改性方法、晶须含量、偶联剂种类等对复合材料拉伸强度、弯曲强度的影响。结果表明,KH560改性后的PTW能够较好地分散于EP中,对拉伸强度能够起到增强作用,当PTW用量为5份时,复合材料拉伸强度达到最大值45.33 MPa,断裂伸长率为3.19%,弯曲强度为171.41 MPa。     

石墨烯/炭黑/三元乙丙橡胶复合材料的制备与性能研究

采用硅烷偶联剂KH570改性氧化石墨烯,并还原制备石墨烯。用机械共混的方法制备石墨烯/炭黑/三元乙丙橡胶复合材料,研究了石墨烯/炭黑/三元乙丙橡胶复合材料的硫化性能、力学性能、磨耗性能以及复合材料的微观结构。结果表明,随着石墨烯的添加量的增加,复合材料拉伸强度逐渐提高,当添加量为1. 5 phr时,拉伸强度的数值达到最高,为21. 3 MPa,提高了约29%。而扯断伸长率则呈相反趋势。     

PE⁃UHMW/海泡石纤维复合材料的力学性能与摩擦学性能研究

采用硅烷偶联剂KH550对海泡石纤维（Sep）进行了改性,采用平板硫化机通过热压成型法制备了超高分子量聚乙烯（PE?UHMW）/Sep和PE?UHMW/改性海泡石纤维（O?Sep）复合材料,并通过红外光谱仪（FTIR）、电子万能试验机、扫描电子显微镜（SEM）等对Sep 及O?Sep的表面结构和复合材料的力学性能、摩擦学性能及磨痕形貌进行了表征和测试。结果表明,O?Sep表面存在KH550分子,其在复合材料中分布比Sep更为均匀;当O?Sep含量达到6 %（质量分数,下同）时,复合材料力学性能和摩擦学性能表现最佳,其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度分别为32.1 MPa,171.2 MPa、138.3 GPa和17.62 kJ/mm²,比纯PE?UHMW分别提高了41.4 %、40.0 %、95.6 %和36.9 %;其摩擦因数和磨损量分别为0.124和 0.1 mg,比纯PE?UHMW分别提高了77.1 %和80 %。     

表面活化对粉煤灰/PVC复合材料力学性能的影响

为了研究粉煤灰在聚氯乙烯(PVC)复合材料中对其他无机填料的可替代性,比较了硅烷偶联剂(KH550,KH570)和硬脂酸(SA)表面活化粉煤灰后,在不同填充量下,对PVC复合材料力学性能的影响,并且,利用SEM对粉煤灰/PVC复合材料的微观形貌进行表征。研究结果表明,随着粉煤灰含量的增加,PVC复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度均降低,但是,热变形温度增大;KH550活化处理后的粉煤灰/PVC复合材料的拉伸强度和弯曲强度与SA改性的复合材料相比较好,而SA活化表面处理后的复合材料的断裂伸长率和冲击强度与硅烷偶联剂改性的复合材料相比较好。为粉煤灰资源化利用提供了新方向。     

高填充粉煤灰碳金板材的制备及硅烷偶联剂对其性能的影响

采用热压法制备了高填充粉煤灰碳金板材,研究了硅烷偶联剂对碳金板材力学性能的影响。采用扫描电镜对其断面形貌进行检测及能谱分析,结果表明:适当地添加硅烷偶联剂可以提高碳金板材的力学性能。当粉煤灰为400phr、硅烷偶联剂KH550的添加量为粉煤灰质量的2%时,碳金板材的力学性能达到最佳;拉伸强度31.59MPa,弯曲强度58.33MPa,冲击强度2.07kJ/m²,达到了通用建筑装饰材料的使用指标;粉煤灰填充量高达73%。     

PB/红麻复合材料的力学性能研究

采用硅烷偶联剂KH550、丙烯酸丁酯(BA)对红麻进行表面改性,通过模压成型工艺制备了聚丁烯(PB)/红麻复合材料,探讨了KH550、PP-g-MAH、红麻-g-PBA以及红麻含量对PB/红麻复合材料力学性能的影响,并利用扫描电镜对复合材料的微观形貌进行观察。结果表明:采用PP-g-MAH处理的复合材料的界面结合最强,当红麻含量为20%时,其拉伸强度和弯曲强度最大,分别为24.08 MPa和29.32 MPa,与纯PB相比分别提高了25.94%和69.50%。     

3D打印PLA/麦秸粉复合材料的力学性能优化

将聚乳酸(PLA)作为基体,麦秸粉作为增强体,通过挤出成型工艺制备用于熔融沉积成型3D打印的木塑复合材料。采用正交试验设计的方法,通过对复合材料的力学性能进行测试,探索最佳的制备工艺。结果表明,随着麦秸粉平均粒径的增加,复合材料的弯曲强度与冲击强度出现先上升后下降的趋势,当平均粒径为120μm时,弯曲强度与冲击强度分别达到60.51 MPa,12.84 k J/m~2;麦秸粉的含量在1%时,复合材料的弯曲强度与冲击强度达到最大值,分别为62.87 MPa,12.72 k J/m~2;硅烷偶联剂KH550的加入会提高复合材料的力学性能,对冲击强度的作用效果强于弯曲强度,当KH550的添加量为8%时,冲击强度达到12.90 k J/m~2;马来酸酐接枝聚丙烯相容剂(MAPP)的添加会使复合材料的弯曲强度与冲击强度先上升后下降,当MAPP含量为1%时,复合材料的弯曲强度与冲击强度分别为62.68 MPa,11.91 k J/m~2,达到最大值。     

聚苯乙烯阻燃复合材料的制备及性能

以聚苯乙烯(PS)接枝的改性氧化石墨烯[(GO–KH570)-g-PS)]、聚磷酸铵(APP)为阻燃剂,添加到PS中制备阻燃复合材料。对阻燃复合材料进行扫描电子显微镜(SEM)、热失重(TG)、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧等级、熔体流动速率(MFR)测试。结果表明,(GO–KH570)-g-PS与PS有较好的相容性,在添加量较低时其阻燃作用显著且能明显改善阻燃剂与聚合物相容性差的问题,(GO–KH570)-g-PS不仅具有阻燃作用而且具有增容作用。当(GO–KH570)-g-PS质量分数为7.5%,APP质量分数为2.5%时,阻燃复合材料的LOI可达到27.8%,垂直燃烧等级达到V–1级别,在700℃时的残炭率达9.30%,在250℃时的MFR为31.27 g/(10 min),并且阻燃复合材料力学性能得到改善,其缺口冲击强度为2.71 k J/m2,拉伸强度为34.643 MPa。     

硫酸钙晶须填充PBS的力学性能与热稳定性

硅烷偶联剂(KH550)对硫酸钙晶须(CSW)进行表面处理,运用熔融混炼挤出法制备了CSW/PBS复合材料。动态接触角、EDS和SEM研究结果显示:KH550表面处理改善了CSW填料与PBS基体之间的界面相容性。经KH550处理的CSW填料在PBS树脂中含30%时比未经处理复合材料的拉伸强度、弯曲强度分别提高22.1%和21.7%。差示扫描量热(DSC)和热重分析(TGA)结果表明:5%~20%CSW的添加量可使PBS的结晶温度增加约1~3℃,CSW/PBS复合材料的热分解温度得到提高,偶联剂对CSW表面改性使CSW/PBS复合材料的热稳定性增强。     

玄武岩短纤维增强硅橡胶复合材料的制备及性能

采用玄武岩短纤维(BF)增强硅橡胶,制备了BF/硅橡胶复合材料,考察了硅烷偶联剂的种类、BF用量以及硫化条件对复合材料力学性能的影响,并用扫描电子显微镜观察了复合材料的微观形貌。结果表明,用KH 550对BF进行表面处理,所得复合材料的力学性能优于以Si 69处理的材料;当BF用量为20份时,BF/硅橡胶复合材料的力学性能最好;制备复合材料的最佳硫化条件为10 MPa×175℃×25 min;用KH 550处理BF,BF与硅橡胶的相容性比用Si 69处理的好。     

偶联剂处理玻纤改性热塑性聚酰亚胺

分别选用KH550、KH560、KH570三种有机硅烷偶联剂处理无碱玻纤粉（GF），采用热模压成型技术制备玻纤增强聚酰亚胺复合材料，对复合材料的力学性能进行了分析和研究。结果表明：以KH550处理30％玻纤得到的复合材料力学性能最好，当其用量为GF质量的0．5％时，拉伸强度提高了35％，弹性模量提高了21．8％，弯曲强度提高了42．1％，冲击强度提高了52．5％。SEM显示KH550处理GF与聚酰亚胺基体之间形成了良好的界面，界面层起到很好的应力传递作用，达到良好的增强、增韧效果。     

界面改性对聚乳酸/Lyocell纤维复合材料结构与性能的影响

采用熔融共混法制备了聚乳酸（PLA）/Lyocell纤维复合材料,并通过力学性能、差示扫描量热仪、维卡软化温度及扫描电子显微镜等研究了硅烷偶联剂（KH550）和六亚甲基二异氰酸酯（HMDI）对复合材料结构与性能的影响。结果表明,与KH550相比,HMDI界面改性的效果较佳;随着偶联剂HMDI含量的增加,复合材料的力学性能呈现先增后减的趋势,当其含量为1 %（质量分数,下同）时,复合材料的维卡软化温度较未添加偶联剂时提高了5.1 ℃,且拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度也比未添加HMDI时分别提高了57.1 %、10.5 %、32.3 %、19.5 %和23.7 %。     

竹纤维增强聚双环戊二烯复合材料的研究

将竹纤维(BF)和聚双环戊二烯(PDCPD)通过反应注塑成型制备竹纤维增强PDCPD复合材料。采用干燥法、碱处理法、硅烷偶联剂处理法分别对竹纤维进行表面改性,结合力学性能、红外光谱、扫描电镜(SEM)等分析检测手段,确定最佳竹纤维处理方法和最佳竹纤维用量。结果表明:采用硅烷偶联剂处理后的竹纤维用量为2%时,PDCPD/BF复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别为49.824 MPa、99.903 MPa和94.34 J/m~2,比改性前分别提高了104.7%、61.82%和624.6%;改性后PDCPD/BF复合材料的热变形温度(HDT)达到108.2℃,比改性前提高了53.2%。     

玻璃纤维对聚乳酸力学性能的影响

采用熔融复合和模压成型工艺,分别制备玻璃纤维(GF)增强聚乳酸(PLA)复合材料及其经KH550表面改性的复合材料。通过扫描电镜观察和力学性能测试,系统研究玻璃纤维和KH550的用量对玻璃纤维改性聚乳酸复合材料的微观形貌、冲击、弯曲和拉伸强度的影响。结果表明含KH550的复合材料中玻璃纤维表面被聚乳酸基质包覆。当聚乳酸与玻璃纤维质量比为7∶3时,复合材料的冲击、弯曲和拉伸强度达到最大,分别为17.33 kJ/m2、96.23 kPa和75.24 kPa。与纯PLA的相比,分别增加8.31%、20.2%和25.4%。当复合体系中添加一定量(1.2%)KH550,体系的这些性能有所改善,分别达到18.52 kJ/m2、110.34 kPa和77.59 kPa。     

微晶纤维素/不饱和聚酯复合材料的力学与热稳定性研究

以不饱和聚酯(UP)为基体,硅烷偶联剂(KH-550)改性微晶纤维素(MCC)为填充材料,采用共混浇注方法制备微晶纤维素/不饱和聚酯树脂(MCC/UPR)复合材料。运用SEM、DMA、TG研究了MCC及硅烷偶联剂对MCC/UPR复合材料的力学性能和热降解行为的影响。结果表明:添加MCC能够提高UPR的力学性能,当添加量超过45%(wt)时力学性能明显下降。KH-550硅烷偶联剂能够改善MCC与UPR的界面相容性,提高树脂的黏结性,提高复合材料的机械性能。在实验条件下MCC为30%(wt)时,拉伸强度、冲击强度、弯曲强度较纯UPR材料提高了81.86%,82.26%和53.76%;相同条件下,偶联剂改性后的MCC/UPR复合材料力学性能比未经处理的分别提高了19.70%,11.50%和6.83%。MCC使UPR玻璃化转变温度提高,刚性降低。