液晶聚氨酯/尼龙6复合材料的制备与表征

通过分子结构设计,成功合成了一种与工程塑料尼龙6(PA6)具有良好相容性的热致性液晶聚氨酯(LCPU),采用挤出注塑的方式制备了不同配比的LCPU/PA6复合材料,其结构与性能通过红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)、扫描电子显微镜(SEM)、万能拉力机和毛细管流变仪进行表征。结果表明,当LCPU的质量分数为6%时,LCPU/PA6的拉伸强度增强了50.6%,弯曲强度提升了51.0%;LCPU独特的流变学特性改善了PA6的加工性能,材料的熔体流动速率(MFR)由8.85 g·(10 min)~(-1)提升至26.15 g·(10 min)~(-1);复合材料的断面SEM照片表明,LCPU在复合体系中原位成纤,且在PA6基体中分散均匀,并且与基体的相容性良好。     

MA-SEBS对超高分子量聚乙烯/碳纳米管复合材料结晶和熔融行为的影响

以马来酸酐接枝SEBS (MA-SEBS)作相容剂,采用溶液共混的方法制备超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/碳纳米管(CNTs)复合材料.熔融结晶的UHMWPE/CNT复合材料是将其熔体以20℃/分的速率降温结晶而成.采用差示扫描量热法(DSC)研究了以不同方式结晶制备的UHMWPE/CNT复合材料的结晶和熔融行为.结果表明UHMWPE/CNT复合材料中UHMWPE相在溶液态结晶比在熔融态结晶形成的晶片厚,因而表现出更高的熔点(Tm)和结晶度(Xc).随着CNTs含量增加,UHMWPE/CNT复合材料中UHMWPE相的结晶温度(Tc)趋于提高.而且MA-SEBS的加入降低了UHMWPE/CNT复合材料中UHMWPE相的Tm 和 Tc. 此外UHMWPE/CNT复合材料中UHMWPE相的结晶速率随CNTs的引入而提高; MA-SEBS起相容剂的作用,改善了CNTs在UHMWPE基体中的分散性,使UHMWPE相的结晶速率进一步提高.     

MA—SEBS对超高分子量聚乙烯／碳纳米管复合材料结晶和熔融行为的影响

以马来酸酐接枝SEBS（MA－SEBS）作相容剂，采用溶液共混的方法制备超高分子量聚乙烯（UHMAWPE）／碳纳米管（CNTs）复合材料。熔融结晶的UHMWPE／CNT复合材料是将其熔体以20℃／分的速率降温结晶而成，采用差示扫描量热法（DSC）研究了以不同方式结晶制备的UHMWPE／CNT复合材料的结晶和熔融行为，结果表明UHMWPE／CNT复合材料中UHMWPE相在溶液态比在熔融态结晶形成的晶片厚，因而表现出更高的熔点（Tm）和结晶度（Xc）。随着CNTs含量增加。UHMWPE／CNT复合材料中UHMWPE相的结晶温度（Tc）趋于提高。而且MA－SEBS的加入降低了UHMWPE／CNT复合材料中UHMWPE相的Tm和Tc。此外UHMWPE／CNT复合材料中UHMWPE相的结晶速率随CNTs的引入而提高；MA－SEBS起相容剂的作用，改善了CNTs在UHMWPE基体中的分散性，使UHMWPE相的结晶速率进一步提高。     

多壁碳纳米管/全同聚丁烯-1复合材料的制备及其性能

在转矩流变仪中通过熔融共混法制备了多壁碳纳米管/全同聚丁烯-1(MWCNTs/iPB-1)复合材料,讨论了MWCNTs用量对复合材料力学性能和热性能的影响。采用偏光显微镜(POM)观察了MWCNTs在iPB-1基体中的分散情况,并对复合材料进行了力学性能、维卡软化温度和熔体流动速率(MFR)测试。结果表明:当MWCNTs用量(质量分数)在0~2.0%时,用量小于1.0%时,MWCNTs可以较好地分散在iPB-1基体中,使iPB-1球晶的晶粒细化,其用量大于1.0%时,MWCNTs容易发生团聚现象;MWCNTs可以提高复合材料的力学性能和耐热性能,但熔体黏度略有增加,对加工性能影响不大。     

AS/POE共混体系的增容增韧改性研究

研究乙烯-辛烯共聚物(POE)用不同相容剂增容对AS(苯乙烯-丙烯腈共聚物)增韧效果的差异及其对共混体系力学性能和熔体流动速率的影响,用SEM和DSC研究共混体系的相容性.比较接枝率为1.0%的PE-g-MAH、接枝率为1.8%的PE-g-MAH、接枝率为1.2%的POE-g-MAH三种相容剂对POE/AS共混体系力学性能、熔体流动速率的影响.研究表明:相容剂的加入进一步提高了共混体系的冲击强度,起到了增容的作用,拉伸强度和熔融指数均有所下降.     

超高分子量聚乙烯/聚丙烯复合材料的非等温结晶动力学研究

采用低分子量白油溶胀超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE),再利用哈普混炼式转矩流变仪熔融共混制备了UHMWPE/PP复合材料。利用差示扫描量热仪研究了UHMWPE溶胀体对PP非等温结晶行为的影响,并分别用Jeziorny、Ozawa和Mo法对数据进行拟合处理。结果表明:复合材料中存在两种晶体,结晶时二者相互竞争,晶体完善程度降低,结晶峰宽化、结晶峰温度降低;UHMWPE溶胀体的加入降低了复合材料的熔体黏度,减弱了PP分子链的运动阻力,材料的结晶速率增大、半结晶时间减小,而Avrami指数未发生明显变化,晶体生长方式未发生改变;UHMWPE溶胀体添加量增大,复合材料的结晶速率先增大后减小;经Kissinger公式理论计算,当UHMWPE含量为1wt%时,复合材料的结晶的活化能相对纯PP减少了16.34kJ/mol,结晶能力增强。     

向列相液晶聚合物接枝碳纳米管制备及其性能

为了制备碳纳米管/液晶复合材料,合成了液晶单体1,4-苯二甲酸二-(4-羧基苯)酯,采用原位聚合法将其与1,6-己二酸、1,4-联苯酚、碳纳米管进行共聚,制备了不同配比的碳纳米管/液晶复合材料.利用红外光谱(FT-IR),差式扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)、扫描电子显微镜(SEM)等研究了碳纳米管在液晶基体中的分散以及复合材料的液晶性.结果表明,少量的碳纳米管可以在液晶中分散良好;液晶复合材料的液晶区间变窄,但没有改变液晶复合材料的液晶类型.     

注射成型工艺参数对PVDF流动性能的影响

使用阿基米德螺旋线测定法对聚偏二氟乙烯(PVDF)熔体流动速率(MFR)进行测定,分析了相关注射成型工艺参数对PVDF熔体流动性能的影响.研究表明,对PVDF材料流动性影响最大的工艺参数为料温和注射压力,这对于PVDF注射成型工艺参数的选择有参考意义.     

熔体覆盖剂对原位TiCp/Fe复合材料组织和力学性能的影响

论述了用三种覆盖剂熔炼制备原位TiCp/Fe复合材料的试验方法,并对不同覆盖剂熔炼制备的复合材料金相组织进行观察,对其力学性能进行了测试.结果表明:熔体覆盖剂保护熔炼制备原位TiCp/Fe复合材料在工业化生产中是可行的熔炼技术,对指导工业化生产有着非常的实际意义;使用3＃熔体覆盖剂进行保护熔炼效果好,制备的原位TiCp/Fe复合材料的铸态冲击韧性αk值为14.53(J/cm2),硬度值HRC为42.8.     

超高分子量聚乙烯纤维防弹复合材料的研究

讨论了不同基体种类、不同结构超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维复合材料的防弹性能。实验结果表明：聚氨酯(PU)和低密度聚乙烯(LDPE)均可以作为UHMWPE纤维防弹复合材料的基体使用；正交辅层结构为UHMWPE纤维防弹复合材料的首选结构。另外，还研究了基体含量、模压工艺对UHMWPE纤维复合材料防弹性能的影响，确定以LDPE为基体时其最佳基体含量在26％左右，同时指出模压工艺对复合材料的防弹性能无显著相关性。     

温度对热致性液晶聚合物/环氧树脂共混物力学性能的影响

采用静态力学实验方法，研究了温度对热致性液晶聚合物(LCP)／环氧树脂共混物的拉伸强度、应力应变曲线、应力松弛、蠕变的影响，结果表明：反应型液晶聚合物(LCPU)比其它种类的液晶聚合物对环氧树脂的改性效果更好；当m(LCPU)：m(EP)=5％时，在不同温度下，其拉伸强度和应力-应变行为均比其它材料优越；LCPU的键入，使固化物的应力松弛和蠕变行为得到改善。     

AS水解物对PA6／ABS共混物的增容

讨论了用挤出机碱性水解ＡＳ（丙烯腈－苯乙烯共聚物）的方法来制备尼龙６／ＡＢＳ共混物的增容剂。该增容剂大大提高了共混物的冲击性能。本文还探讨了增容剂结构、共混物织态结构对共混物性能的影响。     

Biotribological behavior of ultra high molecular weight polyethylene composites containing bovine bone hydroxyapatite

Wear particles of ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE) are the main cause of long-term failure of total joint replacements. Therefore, increasing its wear resistance or bioactivity will be very useful in order to obtain high quality artificial joints. In our study, UHMWPE composites filled with the bovine bone hydroxyapatite (BHA) were prepared by the method of compression moulding. A ball-on-disc wear test was carried out with a Universal Micro-Tribometer to investigate the friction and wear behavior of a Si3N4 ceramic ball, cross-sliding against the UHMWPE/BHA composites with human plasma lubrication. At the same time, the profiles of the worn grooves on the UHMWPE/BHA surface were scanned. The experimental results indicate that the addition of BHA to UHMWPE had a significant effect on the biotribological behavior of UHMWPE cross-sliding against the Si3N4 ceramic ball. The addition of BHA powder enhanced the hardness and modulus of elasticity of these composites and decreased the friction coefficients and wear rates under conditions of human plasma lubrication. When the added amount of BHA powders was up to 20%～30%, UHMWPE/BHA composites demonstrated the designed performance of the mechanical properties and biotribological behavior.     

Out-of-Plane Compressive Behavior for UHMWPE/ Polyurethane Composites after Hygrothermal Treatment

Quasi-static and high strain rate compressive behaviors and failure mechanisms of hygrothermal treated ultra-high molecular weight polyethylene/polyurethane (UHMWPE/PU) composites have been studied in this paper. Firstly, the UHMWPE composites were immersed in water at 70 ℃. The out-of-plane compression test was then performed on the dry/wet state specimens at quasi-static states (0.001-0.01 s^-1) and high strain rate states (800-2 400s^-1). The split Hopkinson pressure bar (SHPB) was adopted in the dynamic tests and waveform shapers were used to smooth and control the incident pulse. The results show that there are two platforms for the water absorption curve of UHMWPE composites. The absorption of moisture reduces the quasi-static compressive strength of the material while initially increasing, then decreasing the dynamic compressive strength. Matrix plasticization, fiber/matrix interface degradation and void expansion are the main factors affecting the irregular change of static/dynamic compressive strength of UHMWPE composites.     

改性UHMWPE塑料的摩擦磨损性能研究

分别研究MoS2、PTFE和石墨对UHMWPE耐摩擦性能的影响。结果表明:在载荷200 N,转速400 r/min的试验条件下,UHMWPE/石墨、UHMWPE、UHMWPE/MoS2和UHMWPE/PTFE的平均摩擦系数分别为0.27,0.30,0.35和0.39。掺杂石墨(质量分数9%)降低了UHMWPE的摩擦系数,在试验过程中减少了由于摩擦而产生的热量,从而提高了UHMWPE/石墨复合材料的耐磨性能。     

超高分子质量聚乙烯纤维织物表面紫外接枝改性的影响因素研究

采用UHMWPEF与碳纤维混杂复合,可有望解决碳纤维复合材料应用过程中的高成本问题.为了提高UHMWPEF与碳纤维混杂复合材料的界面强度,采用紫外辐照接枝方法对UHMWPEF织物表面进行改性,考察了不同接枝条件对织物改性的影响.实验结果表明:接枝方法、接枝单体、引发剂、除氧剂和紫外辐照时间等因素的变化都可明显改变UHMWPEF织物表面接枝率;UHMWPEF与碳纤维混杂复合材料的层间剪切性能也明显提高.     

纳米填料增强UHMWPE–橡胶水润滑摩擦学性能

为了研究水润滑条件下试验载荷和速度对纳米填料（Nano-SiC）改性超高分子量聚乙烯（UHMWPE）/橡胶复合材料摩擦学性能的影响,通过高温混炼、热压成型制备Nano-SiC辅以聚四氟乙烯（PTFE）填充改性UHMWPE/橡胶复合材料。采用MRH-3型环-块摩擦实验机探究四种不同载荷条件下改性复合材料的摩擦磨损性能,采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和非接触光学三维轮廓仪对试样微观磨损表面形貌分析,从微观层面探究改性复合材料的摩擦机理。试验结果表明：在定载变速条件下,速度由0.02m/s升到3.59m/s时,改性复合材料的动摩擦系数波动幅度与静摩擦系数均呈现大幅下降趋势,粘-滑现象（Stick-Slip Phenomenon）减弱,摩擦系数波动归于平稳;试验载荷和纳米粒子含量的变化与试样摩擦磨损程度呈负相关,在水润滑条件下,随着纳米粒子含量增加,摩擦系数与磨损率均出现明显降低,填充比例为5%的复合材料摩擦学性能最佳,摩擦系数整体较UHMWPE/橡胶材料降低35%,磨损率降低46.6%,磨损表面形貌也随之发生改变;随着载荷的增加,复合材料的磨损率从1.25×10-6mm3/(Nm)降至0.4×10-6mm3/(Nm)。Nano-SiC的含量与工况载荷压力对摩擦磨损均存在一定影响,即填充适量Nano-SiC的UHMWPE/橡胶复合材料与一定工况压力下的对偶钢环组成的摩擦配副能改善摩擦环境,减轻粘-滑现象,有利于减小材料的磨损。     

STF/UHMWPE织物复合材料防刺性能的研究

为拓宽STF/防刺织物复合材料的种类,寻求更轻、更薄、更软和更经济的防刺材料,用原生粒径20nm的SiO2分散于PEG200中制得不同SiO2含量的STF,通过浸泡的方式制备出STF/UHMWPE织物复合材料.参照GA 68—2003《防刺服》标准,在TLC-30A微处理器控制落锤式防刺服专用冲击试验机上测定不同条件下STF/UHMWPE复合材料的防刺性能.结果表明,STF能明显增强UHMWPE织物的防刺性能,STF/UHMWPE无纺布复合材料的防刺性能优于STF/UHMWPE机织布复合材料;并且随着STF固含量的增大,STF增强织物防刺性能的效果越显著;STF/UHMWPE复合材料与纯UHMWPE复合铺层的防刺性能优于STF/UH-MWPE复合材料单独铺层时,而且STF/UHMWPE复合材料放在最上层效果较好.     

Improvement of Toughness of UHMWPE/PP Blends

Ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) was blended with polypropylene (PP) in order to ensure good processing. Inorganic rigid particles were also used to toughen UHMWPE/PP blends. CaCO₃ and a compound additive containing heat mixed polyethylene glycol 2000 and white diatomite were added to the blends. The crystalline, surface morphology and mechanical properties of the blends were investigated comprehensively. The toughness of the material is effectively improved. By contrast, the compound additive had a better result. When the content of additive was 15%, the elongation at the break increased by 279.2% and the fracture energy increased by 343.8% compared to the original samples.