有机蒙脱土/聚氨酯弹性体复合材料的微观形貌及力学性能

以十八烷基三甲基氯化铵（OTAC）为改性剂,通过离子交换法改性钠基蒙脱土（MMT）制得有机蒙脱土（OMMT）;以聚丙二醇（PPG）和4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）为单体,1,4-丁二醇（BDO）为扩链剂,合成聚氨酯弹性体（PUE）基体;并采用预聚体法制备了OMMT/PUE复合材料。FTIR和XRD测试结果表明:OMMT在2 921 cm-1和1 469 cm-1处出现-CH₂吸收峰,表明OTAC分子链成功插入到OMMT片层,由OMMT的耐热性推算OTAC的插层量为24%,且OMMT的层间距较MMT增加了0.7 nm。OMMT/PUE复合材料的SEM和XRD结果显示:适量的OMMT在PUE基体中均匀分散,且以完全剥离的形式存在,其主要原因是:一方面由于OTAC分子与PUE软链间存在较强的作用,另一方面OMMT表面活性基团与基体间也存在一定的界面作用,两种作用均有利于提高OMMT/PUE复合材料的力学性能。力学性能测试结果表明:当OMMT的含量为3wt%时,OMMT/PUE复合材料的拉伸强度、扯断伸长率及断裂拉伸强度比PUE分别提高了37%、28%和34%,力学性能得到明显改善。      

蒙脱土有机改性对丁基橡胶复合材料微观结构与性能的影响

采用季铵盐有机改性蒙脱土(OMMT)与丁基橡胶(IIR)机械共混和硫化制备成复合材料。研究了蒙脱土有机改性前后对复合材料的微观结构、力学和芥子气防护性能的影响。透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)显示IIR/OMMT复合材料为插层型纳米复合材料,而IIR/MMT为未插层的微米复合材料。复合材料的微观结构和填料的界面活性对其力学性能影响重大,IIR/OMMT复合材料的力学性能明显优于IIR/MMT复合材料的力学性能。添加有机或无机蒙脱土都可使芥子气在丁基橡胶中的扩散系数显著降低。而芥子气在IIR/OMMT中的扩散系数更低,这显示出IIR/OMMT复合材料的芥子气防护性能更加优异。     

汽车零部件包装用聚丙烯复合材料性能研究

目的研究纳米氧化铝(Al_2O_3)对聚丙烯(PP)/碱式硫酸镁晶须(MHSH)/氮-磷复配阻燃剂(N-P)复合材料力学性能和燃烧性能的影响。方法对MHSH和Al_2O_3进行表面改性处理,利用混合机将PP、MHSH、Al_2O_3和氮-磷复配阻燃剂进行混合,采用熔融共混法制备PP/MHSH/Al_2O_3/N-P复合材料。结果当Al_2O_3的添加质量分数为8%时,复合材料的力学性能较佳,随着Al_2O_3含量的继续增加,复合材料的力学性能逐渐降低;Al_2O_3质量分数为5%时,复合材料的极限氧指数(LOI)为23.6%,其阻燃性能明显得到提高,随着Al_2O_3填充量的继续增加,复合体系的LOI增长速度变缓;当Al_2O_3质量分数为8%时,复合材料力学和阻燃综合性能最佳。结论 Al_2O_3经表面改性处理后,其在PP基材中分散良好,对聚丙烯复合材料起到补强和增韧作用,复合材料的阻燃性能也得到了改善。     

复配偶联剂对SiO_2/聚四氟乙烯复合材料性能的影响

制备了不同组分配比的氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)-苯基三甲氧基硅烷(Z6124)复配偶联剂(KH550-Z6124)改性SiO2/聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,系统地研究了KH550-Z6124组分配比对复合材料介电性能、吸水率和导热性能的影响。采用Lichtenecker模型计算了SiO2/PTFE复合材料的介电常数和介电损耗理论值,并与实验值进行对比。结果表明:当KH550、Z6124的含量(以SiO2的质量为基准)分别为0.3wt%和1.7wt%时,KH550-Z6124改性SiO2/PTFE复合材料的介电损耗由Z6124改性SiO2/PTFE复合材料的1.7×10-3降低至1.0×10-3,吸水率由0.082 6wt%降低至0.020 3wt%,导热率提高66%;SEM形貌分析发现KH550-Z6124改性SiO2颗粒在PTFE基体中均匀分散,界面连接更紧密;KH550-Z6124改性SiO2/PTFE复合材料的介电常数和介电损耗实验值更接近其理论值。     

聚醚铵改性蒙脱土对纳米蒙脱土/聚丙烯复合材料微观结构的影响

采用自制的2种大层间距(层间距分别为6.72nm和8.66nm)的聚醚铵(POP)改性蒙脱土(MMT)OMMT1和O-MMT2,通过共混法与增容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)或聚丙烯(PP)复合,考察了共混方法、共混时间、POP改性MMT的层间距及PP-g-MAH对MMT/PP-g-MAH和MMT/PP复合材料微观结构的影响。研究结果表明:由于O-MMT1具有较大的层间距,在溶液共混和熔融共混中,均能使MMT在PP-gMAH基体中发生剥离;随着共混时间延长,O-MMT1由插层型经过过渡状态向剥离型转变,最终可以获得完全剥离的纳米MMT/PP-g-MAH复合材料;在溶液共混的过渡态中存在大量"双层结构"的MMT片层;具有更大层间距的O-MMT2以及PP-g-MAH的加入均能更有效地促进MMT在PP基体中的剥离,从而获得完全剥离的纳米MMT/PP复合材料。     

MC尼龙蒙脱土纳米复合材料的制备与表征

在超声条件下以KH550硅烷偶联剂插层蒙脱土,采用阴离子聚合反应制备MC尼龙蒙脱土纳米复合材料(MMT/PA),并对改性蒙脱土和纳米复合材料的结构进行表征与性能测试。结果表明,在超声分散条件下KH-550硅烷偶联剂进入蒙脱土的片层间,增大层间距;聚合过程中己内酰胺进入蒙脱土的片层间,实现蒙脱土与己内酰胺的键性结合,并使得最终尼龙分子插层进入蒙脱土的片层间形成纳米复合材料。蒙脱土以部分剥离的多片层聚集体均匀地分散在尼龙基体中,起到增强增韧作用,当蒙脱土含量在3%左右时纳米复合材料的力学性能达到最优。     

橡胶-填料相互作用对丁苯橡胶/白炭黑复合材料动态力学性能的影响

分别采用γ-胺丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)及双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物(Si75)湿法改性白炭黑,将改性后的白炭黑、丁苯橡胶(SBR)制成母炼胶,制备出白炭黑(SiO_2)/丁苯橡胶(SBR)复合材料。利用结合胶含量、橡胶加工分析仪、扫描电镜等方法研究了白炭黑与橡胶基体间的相互作用效果及填料在橡胶基体中的分散性,用压缩疲劳生热、动态力学性能分析和滞后损耗测试研究了白炭黑与橡胶基体的作用效果对丁苯橡胶/白炭黑复合材料生热的影响。结果表明,改性后白炭黑与橡胶基体间的相互作用力增大,分散性明显提高,随橡胶-填料相互作用增大,SiO_2/SBR生热明显降低,其中KH550在硫化过程产生化学反应接枝于橡胶大分子,其改性后的白炭黑与丁苯橡胶相互作用力最大,KH550-SiO_2/SBR生热最低。     

硅烷偶联剂改性的木粉/P34HB复合包装材料的制备

目的研究硅烷偶联剂KH550含量对木粉/P34HB复合包装材料性能的影响。采用KH550改性木粉,提高与聚(3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯)(P34HB)的结合强度,改善复合材料的力学性能和界面相容性。方法以KH550为改性剂,木粉和P34HB为原料,利用共混热压工艺制备改性木粉/P34HB复合材料;通过对复合材料的形貌进行观察,以及傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)和力学性能分析,研究KH550质量分数不同时对复合材料界面相容性、力学性能和热性能的影响。结果添加KH550后,复合材料的的界面相容性得到改善;FTIR分析表明,KH550已经成功接枝到木粉中;适量的KH550提高了复合材料的热稳定性;复合材料的储能模量增加;复合材料的力学性能也有所提高。此外还得到了最佳的KH550添加量,即质量分数为0.5%。结论 KH550不仅使得木粉与P34HB的相容性得到改善,同时也增强了复合包装材料的力学性能和热性能。     

纳米蒙脱土改性乳化沥青老化性能的研究

采用旋转薄膜老化烘箱(RTFOT)对蒙脱土(MMT)改性乳化沥青、MMT改性沥青与有机化蒙脱土(OMMT)改性沥青的短期老化性能进行了测试,使用FT-IR与XRD对其改性机理进行了探究。结果表明:MMT改性乳化沥青的抗老化性能要远好于MMT改性沥青,与OMMT改性沥青的性能相当。当MMT掺量为2%时,MMT的层间距由1.28nm增加至4.74nm,增加了270%,改性乳化沥青的抗老化性能最好。     

固相法改性蒙脱土在聚氯乙烯中的应用

采用插层剂季磷盐和KH-560硅烷偶联剂对钠基蒙脱土进行固相法改性得到有机蒙脱土,并通过熔融插层法制备了聚氯乙烯(PVC)/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料,通过哈克流变仪、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)测试对比了钠基蒙脱土(MMT)和OMMT增强PVC复合材料的结构和性能。研究发现,蒙脱土、季磷盐与KH-560质量份为100∶10∶4时改性效果最佳,OMMT最佳用量为3份,PVC/OMMT3的流变性能明显优于PVC/MMT3,且PVC/OMMT材料中有机蒙脱土的层间距较大、层片分散更均匀。     

St-PMI-AN/蒙脱土纳米复合材料的制备与性能

采用乳液插层聚合的方法制备了苯乙烯（St）-N-苯基马来酰亚胺（PMI）-丙烯腈（AN）/蒙脱土纳米复合材料,并对复合材料的结构、热性能及力学性能进行了表征.结果表明,与蒙脱土插层复合后,复合材料的综合性能有很大提高.采用未经有机化处理的蒙脱土（MMT）制备St-PMI-AN/MMT纳米复合材料,制备工艺比采用有机化蒙脱土（OMMT）简单,而且得到的复合材料的综合性能与St-PMI-AN/OMMT相当,甚至其冲击强度略高.     

纳米蒙脱土种类及含量对聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯复合发泡材料性能的影响

选用钠基蒙脱土(MMT)和有机改性蒙脱土(OMMT)分别与聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯共混、挤出并发泡制成复合材料。通过X射线衍射(XRD)、断口扫描电镜(SEM)和力学性能测试探索了不同纳米改性剂对复合发泡材料发泡效果及力学性能的影响。结果表明,MMT和OMMT的加入均能显著改善复合材料的发泡效果,OMMT的效果要好于MMT。当OMMT的质量分数为3%时,试样的综合性能最佳,压缩、弯曲和冲击强度分别达到了9.2MPa、14.0MPa和31.2kJ/m2,平均泡孔尺寸则由未改性体系的475.6μm减小到261.4μm,获得了综合力学性能优良,泡孔细密、均匀,表面质量优的复合发泡材料。     

聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的力学性能和流变性能

制备了聚乙二醇(PEG)、聚乳酸-聚乙二醇嵌段共聚物(PLA-PEG)插层的钠基蒙脱土、有机蒙脱土(OMMT)两类复合助剂。X射线衍射(XRD)分析结果表明,经过处理的蒙脱土层间距增大;通过熔融共混法将复合助剂与聚乳酸(PLA)共混制备PLA/MMT复合材料,研究了PLA/MMT复合材料的力学性能,动态流变性能。结果表明,复合助剂的加入可以提高聚乳酸的断裂伸长率、拉伸强度以及聚乳酸的复数黏度、储能模量和耗能模量。     

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。     

聚丙烯/蒙脱土纳米复合包装材料的制备与力学性能研究

采用熔融插层法在双螺杆挤出机中制备了聚丙烯(PP)/蒙脱土(MMT)纳米复合材料,纳米复合材料机械性能测试结果表明,当有机蒙脱土(MMT)质量比为2%时,复合材料的综合力学性能明显优于聚丙烯(PP).扫描电镜观测不到纳米复合材料中明显的有机-无机相畴,表明蒙脱土(MMT)片层分散均匀,分散尺度已基本达到纳米级.     

原位自生Al_(18)B_4O_(33)w/6061复合材料的组织、硬度及耐磨性能

以Al-Al_2O_3-B_2O_3为反应体系,采用接触反应法制备了原位自生Al_(18)B_4O_(33)w/6061复合材料,利用XRD和SEM对复合材料分别进行物相分析及微观形貌观察,对比6061基体材料,研究了Al_(18)B_4O_(33)晶须对复合材料硬度和耐磨性能的影响。结果表明,采用接触反应法,利用Al-Al_2O_3-B_2O_3反应体系可直接在6061基体材料中原位自生针状Al_(18)B_4O_(33)晶须,Al_(18)B_4O_(33)晶须直径为0.1～2μm,晶须伴生于Mg元素。经T6热处理后,Al_(18)B_4O_(33)w/6061复合材料的硬度为HB 132.7,较6061基体提高了27.4%,硬度的提高机制为位错强化和细晶强化。Al_(18)B_4O_(33)w/6061复合材料的比磨损率和平均摩擦系数分别为1.96×10~(-8) kg/(N·m)和0.221,较6061基体下降了12.11%和22.46%。采用原位自生工艺制备的Al_(18)B_4O_(33)w/6061复合材料,晶须与基体材料之间的润湿性和界面结合强度良好,且晶须本身强度高,在磨损时能够起到支撑作用,减小了基体的应变和磨损,有效地提高了复合材料的耐磨性。     

纳米OMMT/EVA-g-PU复合材料

采用熔融接枝与熔融插层相结合的方法,成功制备了纳米OMMT/EVA-g-PU复合材料。通过FTIR及13C NMR测试表明,端—NCO的聚氨酯(PU)预聚体与皂化乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)间发生接枝反应。采用X射线衍射仪(XRD)与透射电镜(TEM)观察了蒙脱土(OMMT)在基体中的分散状态,用电子万能试验机、动态力学分析仪(DMA)和热重分析仪(TG)分析了复合材料的力学性能、储能模量和热性能。结果表明：OMMT主要以插层型分布在基体中;当OMMT的质量分数为3%时,复合材料的断裂强度、杨氏模量和撕裂强度分别为7.96 MPa、7.12 MPa和49.97 MPa;复合材料的储能模量随 OMMT含量的增加而升高,当OMMT的质量分数为7%时,复合材料的储能模量相对于纯EVA 提高了2 倍多;复合材料的热稳定性能也要优于纯EVA,并随OMMT含量的增加而升高。     

ABS木塑复合材料的制备与研究

以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)塑料为基体,木粉和纳米蒙脱土为填料,采用双螺杆挤出造粒后模压成型工艺制备高性能ABS木塑复合材料。研究了木粉、纳米蒙脱土、界面相容剂ABS接枝马来酸酐(ABS-g-MAH)含量等对ABS木塑复合材料力学性能的影响和SEM分析。结果表明:木粉含量为50%(wt,质量分数,下同),纳米MMT含量为10%,ABS-g-MAH含量为2%时,ABS木塑复合材料的力学性能最佳,弯曲强度达到69MPa、弯曲模量达到5900MPa和冲击强度达到17kJ/cm~2。从材料的SEM图观察到,加入木粉、纳米MMT和ABS-g-MAH后材料的界面相容性得到提高,增强了材料的力学性能。     

改性累托石粉体的制备及其填充橡胶复合材料的结构与性能

利用喷雾干燥法制备了硅烷偶联剂KH550改性的累托石粉体, 考察了喷嘴进口温度对制备的累托石粉体表面性质、结构及形貌的影响。将累托石粉体分别加入到丁苯橡胶(SBR)、天然橡胶(NR)和丁腈橡胶(NBR)中, 通过熔融共混法制备了改性累托石/橡胶复合材料, 研究了累托石在橡胶基体中的分散状态及其对基体的增强效果。结果表明: 随着进气温度的提高, 与累托石复合的KH550的量也随之增加; KH550分子插层进入累托石层间, 阻碍了片层的再聚集, 片层堆砌更加无序蓬松; 改性累托石在SBR中出现了局部团聚现象, 在NBR中分散较均匀, 而在NR中分散状态最好; 与相应的纯橡胶相比, 改性累托石填充的SBR和NBR基复合材料的各项力学性能均有所提高, 而其填充的NR基复合材料的定伸应力提高, 拉伸强度和撕裂强度基本不变, 断裂伸长率有所下降。     

多道次热挤压制备Al2O3/AZ31复合材料的微观组织与力学性能

采用多道次热挤压制备Al_2O_3颗粒增强AZ31镁基复合材料,利用OM,SEM,TEM对Al_2O_3/AZ31复合材料进行组织观察,利用维氏硬度仪、电子万能拉伸试验机对Al_2O_3/AZ31复合材料进行力学性能测试。结果表明:经过多道次热挤压后,Al_2O_3颗粒均匀地分散在AZ31镁基体中,Al_2O_3颗粒对基体组织的晶粒细化作用得到增强,复合材料的晶粒尺寸随着道次的增加而显著减小。经过4道次热挤压后,Al_2O_3/AZ31复合材料的力学性能显著提高,其硬度,抗拉强度和屈服强度分别达到89HV,305MPa和198MPa,相比于第1道次热挤压后,其硬度,抗拉强度和屈服强度分别提高了19.2%,14.8%和14.1%。