微胶囊改性对不饱和聚酯自修复复合材料界面相容性的影响

采用硅烷偶联剂乙烯基三乙氧硅烷(KH-151)与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)分别对自修复微胶囊(MUF)进行表面处理改性得到MUF_1和MUF_2,并用KH-570对微胶囊进行接枝改性得到MUF_3,比较了改性剂种类、改性温度和改性方法对微胶囊结构及性能的影响,随后通过OM、SEM、FTIR、XPS、TGA等对MUF的形貌、结构及热性能进行了表征。将改性MUF应用于不饱和聚酯/碳纤维(UP/CF)复合材料中,研究了改性剂种类、改性温度及改性方法对微胶囊与树脂基体界面相容性的影响,并通过FTIR、TGA及力学性能测试考察了复合材料的结构及性能。结果表明:于60℃表面处理改性得到的MUF_1和MUF_2形状规则、表面粗糙;且接枝改性的效果优于表面处理改性。此外,对MUF进行改性可以提高MUF与UP基体之间的界面结合力。几种UP/CF/MUF复合材料中,UP/CF/MUF_3复合材料的综合力学性能最佳,与UP/CF/未改性MUF复合材料相比,其拉伸强度提高了124.5%,冲击强度提高了6.5%,弹性模量降低了20.4%,断裂伸长率降低了3.8%,自修复效率可达70.77%。     

短纤维增强热塑性聚氨酯弹性体复合材料的性能研究

通过短切碳纤维(CF)与热塑性聚氨酯弹性体(TPU)共混改性制得一系列不同CF质量分数(含量)、不同方法处理CF的碳纤维/TPU复合材料。重点研究了不同CF质量分数和不同表面处理方法对碳纤维/TPU复合材料的微观形态、物理机械性能、热性能和动态力学性能的影响。研究结果表明:随着CF质量分数的提高,复合材料的杨氏模量和压缩模量逐渐提高,当CF质量分数为25%时,拉伸强度出现最大值。热性能和动态性能也均以CF质量分数为25%时最佳。各种表面处理中以胺基硅烷KH5501处理CF对CF/TPU复合材料的机械性能和热稳定性改善效果明显;而TCA-K44和浓硝酸氧化刻蚀CF/TPU复合材料则表现出较好的韧性和弹性。SEM分析结果表明,TPU与CF间具有很好的粘接。     

异氰酸酯与不饱和聚酯的嵌段共聚改性

通过分子结构设计先合成了低平均聚合度端羟基不饱和聚酯(UP),再与异氰酸酯(PU)共聚反应,得到了一种异氰酸酯嵌段改性不饱和聚酯树脂。通过力学性能测试和红外光谱分析研究了UP/PU共聚体各合成反应阶段分子官能团的变化,醇酸比、二元醇种类对UP齐聚物的平均聚合度和粘度的影响,UP/PU共聚体中PU链段对固化后树脂力学性能的影响以及其玻纤复合材料的性能。结果表明,UP/PU浇铸体及玻纤复合材的拉伸强度分别为75MPa,956MPa,弯曲强度分别为116MPa,1220MPa,UP/PU共聚改善了现有不饱和聚酯树脂脆性大、固化收缩率高及与玻璃纤维的粘结性差等缺点。     

醇酸树脂微胶囊的制备及环氧涂层自修复性能

采用三聚氰胺-脲醛树脂（MUF）为壁材、合成的花椒籽油醇酸树脂为芯材，原位聚合法制备自修复微胶囊，探讨了微胶囊的制备工艺。并采用扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱仪（FTIR）、热重分析仪（TGA）和粒径分析仪对微胶囊的表面形貌、化学结构、热稳定性及其粒径分布进行了测试表征。将醇酸树脂微胶囊分散到环氧基体中，研究了环氧涂层的力学性能和自修复性能。实验结果表明，当乳化剂浓度为2.0g/L、芯壁比为2∶1、终点pH为3.5时，微胶囊呈球形结构，无明显的缺陷和损伤，平均粒径为97.44μm，热稳定性良好。当添加质量分数5%的微胶囊时，与未添加微胶囊的自修复涂层相比，其弯曲强度、拉伸强度、黏结强度及其冲击强度分别提高了50.4%、50.0%、40.0%及25.2%，且涂层的自修复性能良好。     

氢氧化铝含量对聚酯/玻璃纤维复合材料阻燃性能和力学性能的影响

通过熔融混炼和模压成型工艺,制备含氢氧化铝(ATH)的干式不饱和聚酯/玻璃纤维(UP/GF)共混复合材料。采用氧指数法(LOI)和垂直燃烧法(UL94)表征UP/GF复合材料的阻燃性能,采用DMA研究UP/GF复合材料的动态力学性能,采用静态力学方法研究UP/GF复合材料的冲击和弯曲性能。结果表明:UP复合材料中,ATH的含量在25%时,既能够满足V—0级阻燃级别,氧指数值为28.7%,且材料的冲击和弯曲强度分别为5.66kJ/m2和58.72MPa,同时也有较好的动态力学性能。     

芦苇/碳纤维增强PP/EVA复合材料的制备及性能研究

采用双辊开炼机将芦苇纤维(LF)、碳纤维(CF)与聚丙烯(PP)、聚醋酸乙烯酯(EVA)进行熔融共混,制备了PP/EVA/LF/CF复合材料,以及LF经碱处理、CF经硫酸/硅烷偶联剂处理后,制备了PP/EVA/改性芦苇纤维(ALF)/改性碳纤维(SSi CF)复合材料,研究了2种纤维复配质量比对复合材料力学性能的影响,探讨了复配改性纤维对复合材料接触角、热稳定性的影响。结果表明:当LF与CF复配质量比为1∶5时,PP/EVA/LF/CF复合材料的综合力学性能较好;与PP/EVA复合材料相比,ALF与SSi CF复配质量比为1∶5时,PP/EVA/ALF/SSi CF的拉伸强度提高了11.13 MPa,弯曲强度提高了16.31MPa,冲击强度降低;PP/EVA/ALF/SSi CF复合材料较PP/EVA复合材料的表面亲水接触角提高了7°,残炭率由0增加至23.1%,热稳定性明显提高。     

碳纤维增强聚甲醛复合材料的制备及性能研究

以碳纤维为增强体,用双螺杆挤出机共混制备了碳纤维增强聚甲醛复合材料,研究了碳纤维含量对复合材料的力学性能、热性能、熔体流动性能的影响。结果表明,碳纤维的加入大幅提高了复合材料的力学性能,改善了热稳定性能,但熔体流动速率减小;当碳纤维质量分数为25%时,复合材料的弯曲弹性模量、弯曲强度、拉伸强度、缺口冲击强度、断裂伸长率分别为19.8 GPa,187 MPa,153 MPa,16.2 kJ/m2,0.52%,综合力学性能最佳。     

PE-HD/CF/HGB三元复合材料的制备及力学性能

以高密度聚乙烯(PE-HD)为基体、碳纤维(CF)为增强材料,采用双辊塑炼工艺制备了PE-HD/CF复合材料,力学性能测试结果表明该复合材料的拉伸和弯曲性能随CF含量的增加而增大,但缺口冲击强度逐渐下降。在该复合材料基础上添加空心玻璃微珠(HGB)制得PE-HD/CF/HGB三元复合材料,力学性能测试结果表明当HGB用量为10份且CF用量为15份时,三元复合材料的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度均达到最大,分别为46.98 MPa,45.69 MPa和8.17 kJ/m2,较未加HGB的PE-HD/CF复合材料分别提高了7.19%,4.17%和10.4%。扫描电子显微镜结果表明,HGB主要通过其变形和破坏来吸收冲击能量,从而提高复合材料的韧性。     

短切CF增强TPEE热塑性复合材料的注射成型及力学性能研究

以热塑性聚酯弹性体(TPEE)为基体材料,8 mm短切碳纤维(CF)为增强材料,制备CF/TPEE复合材料。材料通过双螺杆挤出系统混合塑化、挤出造粒后,再经过注塑成型制备成标准拉伸试样,通过力学性能测试及微观结构观察,系统研究了碳纤维含量和等离子表面处理对CF/TPEE复合材料拉伸性能的影响。结果表明,当碳纤维含量为20%时,CF/TPEE复合材料的拉伸强度最大,为39.08 MPa;相比于纯TPEE,其拉伸强度提高了217%;经过等离子表面处理后,拉伸强度进一步提高了5%。结合拉伸后断面的SEM图发现,注塑试样表层碳纤维取向度高,而近中区和中心层取向度相对较低,这是注射CF/TPEE复合材料拉伸性能提高效应不明显的主要原因。     

苎麻增强UP树脂复合材料的研究

以邻苯型不饱和聚酯(UP)树脂为基体、以苎麻布为增强材料，在室温条件下模压成型制备苎麻布／UP树脂复合材料，利用同时热分析仪STA研究了该复合材料的耐热性能，并将其力学性能与纯UP树脂浇铸体的相应性能进行了对比研究。结果表明：苎麻／UP树脂复合材料的耐热性能较纯UP树脂浇铸体有所提高；其拉伸强度及拉伸模量、弯曲强度及弯曲模量、冲击强度等各项力学性能指标均明显优于纯UP树脂浇铸体。     

基于PIF制备一种高性能聚苯硫醚复合材料

采用压力诱导流动成型(PIF)方法来调控聚苯硫醚(PPS)/玻璃纤维(GF)/碳纤维(CF)三元复合材料的本体结构。并对三元复合材料进行了傅立叶红外光谱分析(FT-IR)、形貌观察(SEM)、力学性能测试、动态力学测试(DMA)和DSC测试,考察了PIF成型的效果。结果表明,在该三元体系中,当CF的质量分数为0.5%时,PIF成型后的复合材料性能最佳,拉伸强度达到362.33 MPa,弯曲强度达到408.11 MPa,冲击强度达到14.35kJ/m~2。     

混杂纤维复合材料力学性能及其低速冲击性能研究

采用热压成型工艺制备单一碳纤维、碳纤维/玻璃纤维(CF/GF)和碳纤维/Kevlar纤维(CF/KF)均质和非均质混杂增强环氧树脂基复合材料,通过三点弯曲、层间剪切、低速冲击及冲后压缩性能测试,研究纤维组分、混杂结构和混杂比对复合材料力学性能及低速冲击性能的影响。结果表明,单一碳纤维复合材料力学性能最佳,其弯曲模量、弯曲强度和层间剪切强度分别达到66.16 GPa、830.35 MPa和42.73 MPa,而CF/GF混杂结构性能总体优于CF/KF混杂结构,内层混杂结构性能优于外层混杂结构;单一碳纤维复合材料低速冲击性能较差,其冲击损伤凹坑深度最高可达混杂结构的3.5倍,对应的分层阈值为2 723.53 N;CF/KF均质混杂结构的剩余压缩强度最大,而单一碳纤维复合材料则最小,对应数值分别为0.92和0.79。     

无机颗粒/碳纤维共增强聚酰胺6复合材料的制备与力学性能研究

采用熔融挤出法制备出无机颗粒(IP)增强聚酰胺6(PA6)复合材料,使用叠层模压法制备了IP/碳纤维(CF)共增强PA6复合材料(PA6/IP/CF)。利用场发射扫描电子显微镜、万能试验机等研究了IP的形貌和含量对复合材料性能的影响。结果表明,当滑石粉(TALC)的添加量达到10%(质量分数,下同)时,PA6/CF/TALC复合材料的各项力学性能达到最大值,弯曲强度为374.6 MPa、剪切强度为58.7 MPa、冲击强度为76.9 kJ/m~2;当玻璃微珠(GB)的添加量达到15%时,PA6/CF/GB复合材料的各项力学性能达到最大值,弯曲强度为404.4 MPa、剪切强度为66.7 MPa、冲击强度为86.5 kJ/m~2;GB相较于TALC对复合材料的增强效果更好,使复合材料的综合力学性能得到进一步提高。     

纳米SiO2/UP原位混杂复合材料的性能

分别以正硅酸乙酯、硅溶胶、纳米二氧化硅(SiO2)粉体为前驱体,通过原位聚合方法制备了不同种类的SiO2/UP(不饱和聚酯)复合树脂.采用模压成型方法,制备了SiO2/UP原位混杂复合材料,采用静态力学和动态力学方法,研究了不同种类的SiO2UP原位混杂复合材料的力学性能和流变性能.结果表明,在3种不同SiO2/UP原位混杂复合材料中,纳米SiO2粉体(质量分数为3%)/UP原位混杂复合材料的综合力学性能最好;正硅酸乙酯/UP原位混杂复合材料耐水性能最好;纳米SiO2粉体/UP原位混杂复合材料和正硅酸乙酯/UP原位混杂复合材料适合于注塑、挤出等快速成型工艺,硅溶胶/UP原位混杂复合材料适合于模塑加工工艺.     

短碳纤维质量分数对增强PBT/CF复合材料性能的影响

以聚丁烯对苯二甲酸酯(PBT)为基体,以短切碳纤维为增强体,传统射出成型和超临界流体微细发泡射出成型的方法制备碳纤维增强热塑性复合材料试样,借助万能试验机、冲击试验机、示差扫描热分析仪、热重分析仪等手段,研究了碳纤维质量分数(0、1%、3%、5%、8%、13%)对力学性能和热性能的影响。结果表明:传统射出成形与超临界流体微细发泡射出成形随着碳纤维质量分数的增加,PBT/CF复合材料力学性能趋势基本相同。随着碳纤维质量分数的增加,PBT/CF复合材料的拉伸强度先增加,后略有下降,8%时上升最大为40.2%,韧性均有明显下降的趋势,8%时下降最大为47.2%。在DSC方面,PBT/CF复合材料随着碳纤维质量分数的增加,Tm逐渐上升。当碳纤维质量分数增加13%时,T_m值最高为220.78℃;T_d最高值为407.16℃,提升了3.91℃。     

碳纤维/聚丙烯复合材料的制备及性能研究

为了提高聚丙烯(PP)材料的拉伸性能、摩擦性能等力学性能,采用液相氧化的方法将碳纤维(CF)预处理,并将预处理后的碳纤维填充到聚丙烯中,制备CF/PP复合材料,研究其对聚丙烯材料的力学性能和摩擦性能的影响。实验结果表明:CF/PP复合材料的拉伸性能较PP材料提高、冲击性能降低、材料摩擦系数降低,在一定范围内,材料的拉伸强度与碳纤维的含量基本成正比,但当CF含量超过7.5g时纤维的增强效果变得缓慢。随着CF含量的增加CF/PP复合材料的抗冲击性能、摩擦系数明显下降。     

不饱和聚酯树脂／苎麻布／碱式硫酸镁晶须复合材料的力学性能及热性能研究

研究了不饱和聚酯树脂（UP树脂）／苎麻布／碱式硫酸镁晶须复合材料的力学性能，探讨了苎麻布、晶须加入量对复合材料力学性能及热稳定性的影响，分析了复合材料的冲击断裂形貌。研究表明：当复合材料中苎麻布的质量恒定为UP树脂质量的7％时，增加晶须的含量，复合材料的弯曲模量及热稳定性随之增加，弯曲强度逐渐下降，拉伸强度及冲击强度先增加而后降低，当晶须加入量为10％时，拉伸强度及冲击强度均达到最大值，分别为30．16MP8和6．07kJ／m^2；当复合材料中晶须的质量恒定为UP树脂质量的10％时，增加复合材料中苎麻布的含量，复合材料的力学性能均随之增加，但热稳定性却下降。UP树脂／苎麻布／晶须复合材料的断面既有晶须裸露，又有卷曲的苎麻纤维分布，但苎麻布对冲击强度的贡献更突出。     

钛酸钾晶须增强不饱和聚酯树脂的力学性能

应用硅烷偶联剂、硬脂酸和钛酸酯偶联剂对钛酸钾晶须(PTW)进行表面处理,考察了偶联剂种类和钛酸钾晶须用量对不饱和聚酯树脂(UP)/PTW复合材料力学性能的影响,用扫描电子显微镜观察了纯UP及UP/PTW复合材料的断面形貌。结果表明,用3种偶联剂表面改性的PTW能够显著提高UP的力学性能,其中以硬脂酸为最好。经过硬脂酸表面改性的PTW能够较好地分散在树脂基体中,当硬脂酸表面改性的PTW质量分数为2.5%时,UP/PTW复合材料的拉伸强度和冲击强度分别提高约57%和39%。     

膨胀型阻燃剂/二乙基次磷酸铝阻燃改性不饱和树脂基复合材料

采用密胺包覆聚磷酸铵（APP）、季戊四醇（PER）和三聚氰胺（MEL）作为膨胀型阻燃剂（IFR）对不饱和树脂（UP）进行改性,研究了APP、PER和MEL不同复配比例及用量对不饱和树脂基复合材料阻燃性能和力学性能的影响。基于IFR最佳用量,以二乙基次磷酸铝（ADP）为协效剂,研究了ADP用量对IFR/UP阻燃复合材料阻燃性能、力学性能及热稳定性的影响。结果表明,当APP∶PER∶MEL复配比例为4∶1∶1,IFR添加量为15 %（质量分数,下同）时,复合材料综合性能最佳,其极限氧指数为27.4 %,UL 94垂直燃烧达到V?1等级,弯曲强度和冲击韧性分别为100.3 MPa和6.3 kJ/m²;ADP的引入能够进一步提高IFR/UP复合材料阻燃性能,且随着ADP质量分数的增加而增强;当ADP质量分数为2 %时,IFR?ADP/UP复合材料极限氧指数为28.5 %并达到V?0阻燃等级,弯曲强度和冲击韧性分别为110 MPa和7.8 kJ/m²,与IFR/UP复合材料相比,分别提高了9.7 %和23.8 %;ADP能够促进IFR/UP复合材料表面成炭,缓解基体的热降解。     

PA6/CF/EG导电复合材料的制备与性能

采用熔融共混法制备了不同碳纤维/热膨胀石墨(CF/EG)比例的尼龙6/碳纤维/热膨胀石墨(PA6/CF/EG)导电复合材料并研究其性能。结果表明,CF的加入能显著提高复合材料的力学性能;而随着EG含量的提高,复合材料的导电性能和导热性能显著提高,但力学性能在一定程度上得到降低。当CF质量分数为20%时,复合材料具有最优的力学性能,当EG质量分数为20%时,复合材料体积电导率可显著提高至0.262 S/m,热导率可达1.3379W/(m·K)。