丙烯酸酯共聚物/有机硅改性凹凸棒土复合材料的制备及性能研究

凹凸棒土(AT)经提纯后,通过使用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对其进行有机改性,得到有机化的凹凸棒土(OAT),并对其进行FTIR和XRD表征,结果表明,KH570对凹凸棒土起到了良好的修饰改性作用。采用悬浮复合法合成了AT用量为0～5 phr的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)-聚丙烯酸丁酯(PBA)/凹凸棒土纳米复合材料(PMMA-PBA/(KH570-AT)-x),对复合材料进行扫描电子显微镜(SEM)、动态力学分析(DMA)和热重分析TGA等表征。SEM结果表明,KH570-AT的加入使复合材料断裂由脆性断裂向韧性断裂转变。通过对复合材料的综合热性能分析和力学性能分析,PMMA-PBA/KH570-AT-3复合材料的拉伸强度、弯曲强度和玻璃花转变温度(Tg)比纯PMMA-PBA分别高出15.72%、34.59%和4.74℃。     

凹凸棒土/丁苯胶乳纳米复合材料的制备与表征

以凹凸棒土(AT)和丁苯胶乳(SBR)为原料,通过与阴离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺(NPAM)、氯化钠、乙醇等絮凝,制备了性能优异的凹凸棒土/丁苯胶乳复合材料。研究了各种添加剂对凹凸棒土和丁苯胶乳混合液絮凝效果的影响,同时考察了添加剂类型、用量对凹凸棒土/丁苯胶乳复合材料的力学性能的影响,确定了混合液最佳絮凝条件。结果表明:非离子型聚丙烯酰胺对混合液絮凝效果最好,同时凹凸棒土经硅烷偶联剂KH590改性后有利于提高凹凸棒土在丁苯胶乳基体中的分散性及复合材料中的结合橡胶量,从而提高凹凸棒土/丁苯胶乳复合材料的力学性能。     

PBS/增塑淀粉复合材料的制备与性能

比较了4种不同偶联剂对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)/增塑淀粉复合材料力学性能的影响,并探讨了KH550改性的增塑淀粉用量对复合材料力学性能的影响,采用差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)和红外光谱仪(FT-IR)进行了表征。结果表明,偶联剂种类对复合材料拉伸强度的影响顺序为KH560、KH550、NDZ-201和AEG,对断裂伸长率的影响顺序为AEG,KH550,NDZ-201和KH560;随KH550含量的增加,PBS/增塑淀粉复合材料的拉伸强度和断裂伸长率得到增加,当含量大于淀粉用量的1. 5%后,影响较小。当加入30%的KH550改性增塑淀粉,拉伸强度较纯PBS下降55. 79%;断裂伸长率下降60. 27%。DSC结果表明,改性增塑淀粉对PBS的结晶和熔融行为影响较小。红外光谱显示,PBS/增塑淀粉复合材料比纯PBS在3 362 cm~(-1)和1 628 cm~(-1)处多出现了羟基和羰基的特征峰。POM显示,加入改性增塑淀粉后,PBS仍出现环带球晶特征,但随淀粉含量的增加,PBS球晶出现的缺陷越多。     

共改性煤粉增强丁苯橡胶的硫化、力学和热稳定性能研究

将硅烷偶联剂KH⁃560和硫化促进剂CZ共改性煤粉（Coal）作为增强填料加入到丁苯橡胶（SBR）中制备改性SBR/ Coal复合材料,通过设置不同的共改性Coal的添加量,寻找KH⁃560、CZ共改性Coal增强丁苯橡胶的最佳实验配比。结果表明,KH⁃560的最佳添加量为Coal质量的5 %,此时SBR/ Coal⁃KH560复合材料的力学性能最佳; KH⁃560和CZ改性Coal可以明显减少Coal团聚现象,在丁苯橡胶中均匀分散。当Coal⁃KH560⁃CZ添加量为40 %时,与纯SBR相比,拉伸强度由1.66 MPa升高至2.9 MPa,断裂伸长率由295 %升高至390 %,撕裂强度由7.1 N/mm增加至11.6 N/mm,复合材料的力学性能和热稳定性能得到改善,加工性能也得到较大提升。     

FPU/AT纳米复合材料的合成及性能研究

凹凸棒土(Attapulgite,简称AT)经硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)表面改性后作为纳米填料引入到含氟聚氨酯(FPU)体系中制备含氟聚氨酯/凹凸棒土纳米复合材料(FPU/AT-KH550)。研究了AT在基体的分散效果、复合材料的热稳定性及动态力学性能。结果表明:0.5%添加量的AT能够在FPU体系内良好分散;AT的引入,使含氟聚氨酯的热稳定性和初始分解温度明显提高;动态储能模量升高;FPU分子链交联密度增加的同时还保留了氟元素(F)向FPU表面迁移的能力。     

3D打印凹凸棒土改性光敏树脂制备及力学性能

采用硅烷偶联剂KH550接枝改性凹凸棒土,通过超声分散和3D打印技术进一步制备了有机凹凸棒土/光敏树脂复合物。采用傅里叶变换红外光谱对改性前后的凹凸棒土结构进行了表征;通过拉伸强度和冲击强度试验对复合光敏树脂的力学性能进行了研究;采用扫描电镜观察了复合树脂冲击断面的形貌和改性凹凸棒土在树脂中的分散情况。结果表明:改性凹凸棒土的加入有助于光敏树脂韧性的提高,当添加质量分数3%时,复合光敏树脂的冲击强度最佳。     

热致性液晶聚合物/酚醛树脂/氧化石墨烯混杂复合材料的性能研究

采用熔融挤出法将热致性液晶聚合物(TLCP)与酚醛树脂(PF)熔融挤出,分别加入改良Hummers法制备的氧化石墨烯(GO)、硅烷偶联剂改性GO(KH550 GO、KH560 GO),制备了TLCP/PF/GO混杂复合材料,研究了加入GO对TLCP/PF/GO混杂复合材料的力学性能、摩擦磨损性能的影响。结果表明,硅烷偶联剂处理的GO能一定程度提高复合材料的摩擦磨损性能和力学性能,特别是TLCP/PF/KH560 GO混杂复合材料的摩擦因数稳定,在150 ℃和250 ℃下的体积磨损率分别降低了20.6 %和23.1 %,材料的冲击强度提高了18.6 %。     

凹凸棒土增强改性高密度聚乙烯复合材料的性能研究

本研究选用无机填料凹凸棒土(AT)作为增强相，高密度聚乙烯(HDPE)为基体，改性聚乙烯(MPE)为改性剂，通过熔融共混法来制备了AT和改性高密度聚乙烯(MHDPE)复合材料。研究了AT的含量对MHDPE复合材料力学性能、微观形貌、吸水性能、亲水性能和耐热性能的影响。结果表明：加入少量的AT不仅可以均匀分散在MHDPE基体中，还可以提高其机械性能。当AT的含量为1%时，MHDPE/AT复合材料的拉伸强度和断裂伸长率都达到了最大值，分别为26 MPa和639.86%。相比较纯MHDPE提高了20.9%和22.8%,但加入过量会发生团聚现象，造成其机械性能下降；吸水和接触角测试结果显示随着AT含量的增加，MHDPE/AT复合材料表现出越来越亲水；热重分析测试结果可知适量的AT能够提高复合材料的耐热性能。因此，MHDPE在添加AT之后性能有明显的改善效果且有着广阔的应用前景，值得我们进一步研究。     

改性凹凸棒土的制备及其对聚乳酸材料的性能影响

采用硅烷偶联剂KH-550对凹凸棒土进行表面改性,制得改性凹凸棒土。以聚乳酸(PLA)为基体,通过熔融共混制备了改性凹凸棒土/PLA纳米复合材料。研究和对比了改性凹凸棒土的添加量对纳米复合材料性能的影响。结果表明:KH-550改善了凹凸棒土的亲油性,但未改变其晶型结构。将改性凹凸棒土粒子加到PLA中能有效提高体系的力学性能和耐热性能,在添加量为10%时,拉伸强度达到最优值92.75 MPa。     

不饱和聚酯聚氨酯纳米复合材料的研究

采用混合二元醇、二元酸通过缩聚反应合成不饱和聚酯树脂(UPR),UPR与甲苯二异氰酸酯(TDI)经逐步加聚得到不饱和聚酯型聚氨酯树脂(UPPU),UPPU与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)改性的纳米凹凸棒土复合得到不饱和聚酯型聚氨酯纳米凹凸棒复合材料。通过SEM、FT-IR、TG等方法对不饱和聚酯聚氨酯纳米复合材料进行了表征。结果表明,当KH-560用量及改性纳米凹凸棒土用量为UPPU质量的2%时,纳米复合材料的热稳定性和韧性有了很大的提高。     

凹凸棒石／茂金属聚烯烃复合材料的结构与性能

研究了加工温度、偶联剂改性、增容剂KEOC－g－MAH等因素对凹凸棒石（AT）／聚烯烃热塑性弹性体（EOC）复合材料性能的影响。结果表明，加工温度越高，熔体粘度越低，AT的分散越不好；加入较高接枝率的增容剂EOC－g－MAH，用KH550处理的凹凸棒石对EOC的补强效果最好。当经KH550处理的凹凸棒石为10份，接枝率为0．89％的EOC－g－MAH为15份时，复合材料的100％拉伸模量、拉伸强度和撕裂分别比EOC弹性体提高104％、65％、25％。通过SEM、DSC、TEM分析表明，制备的AT／EOC复合材料是凹凸棒石微米尺寸分散的复合材料，AT未能分散形成纳米单晶，并且AT对EOC的结晶、熔融无明显影响。     

基体表面状态对聚乙烯涂层结合强度的影响

利用砂纸打磨、酸冼、磷化、喷砂、KH-560硅烷处理等不同表面预处理工艺对Q235钢基体进行预处理。并在不同表面状态的钢基体上制备聚乙烯涂层，研究了不同预处理工艺对聚乙烯涂层结合强度的影响。结果表明：传统表面处理工艺提高涂层结合强度有限，而KH-560硅烷处理可以显著提高涂层结合强度，较用传统的砂纸打磨（60^#）、酸冼、磷化、喷砂处理工艺分别提高了40．3％、46％、17．6％和13．2％，而涂层的破断形式也有别于传统的处理方法，为内聚断裂；“喷砂＋KH-560”预处理法可以获得最大的涂层结合强度。     

聚丙烯/凹凸棒土纳米复合材料力学性能的研究

利用超声波分散方法将凹凸棒土分散在水中，采用硅烷偶联剂KH—570对凹凸棒土纳米棒品进行表面处理将经表面处理的凹凸棒土与聚丙烯复合制成纳米复合材料；研究了纳米复合材料的结品行为与力学性能。结果表明超声波有利于凹凸棒土的分散；凹凸棒土质量分数较低时，复合材料的力学性能有一定程度的提高。     

KH560改性水性硝化纤维乳液的制备及性能

以硝化纤维(NC)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)等为主要原料,制得自乳化型水性硝化纤维乳液,再加入可水解自交联的硅烷偶联剂KH560,其分子中的环氧基与羧基反应,从而制备出KH560改性水性硝化纤维乳液。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析(TGA)法等测试手段,研究了KH560和DMPA的含量对乳液及其涂膜性能的影响。结果表明:当w(KH560)=7%,w(DMPA)=3.5%时,改性后的乳液具有良好的稳定性,涂膜的耐水性、耐乙醇性、热性能、力学性能均得到明显改善。     

偶联剂对竹材表面润湿性及胶合强度的影响

利用3种硅烷偶联剂KH550、KH560及KH602和1种偶联剂HMR处理竹材表面,考查了偶联剂对竹材表面性能及粘接性能的影响。结果显示,偶联剂HMR、KH560及KH602可以提高竹片的表面自由能,改善竹片的表面润湿性能;而KH550处理竹片后降低了竹片的表面自由能,竹片的表面润湿性变差。但是4种偶联剂均能提高竹片的胶合强度。综合价格与性能因素,偶联剂HMR的使用效果最好。     

PTFE-纳米粒子复合材料的制备及性能研究

使用硅烷偶联剂KH560对纳米Si3N4和Al2O3进行了改性,随后将其分别填充到PTFE树脂中制备了PTFE-纳米粒子复合材料,研究了不同KH560含量对复合材料密度、硬度,力学性能及摩擦磨损性能的影响。结果表明,纳米Si3N4经质量分数6%的KH560改性后,填充制备的PTFE复合材料其拉伸强度、断裂伸长率与未经改性纳米Si3N4填充复合材料相比,磨耗量高、硬度低,但密度、摩擦系数等相差不大;纳米Al2O3分别经质量分数4%的KH560改性后,对应复合材料的拉伸强度和断裂伸长率大于未改性纳米Al2O3填充复合材料,但密度、硬度、磨耗量及摩擦系数等相差不大。     

KH560表面改性ATO纳米粉体的研究

以硅烷偶联剂KH560(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)为表面改性剂,对ATO(锑掺杂氧化锡)纳米粉体进行表面接枝改性,制得KH560偶联改性的ATO纳米粉体。采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、粒度分析等手段对其进行了分析和表征,研究了KH560用量、反应温度、反应时间对ATO纳米粉体表面偶联改性的影响。结果表明,在乙醇、水混合溶剂中可以实现KH-560对ATO纳米粉体的偶联改性,当KH560用量为0.4 ml,反应温度为30℃,反应时间为2 h时,ATO粉体表面接枝的KH560接枝率最大,并获得较好的分散性。     

原位交联羽毛角蛋白杂化膜的制备与性能表征

以羽毛角蛋白粉（FK）、甘油和γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（KH560）为原料,采用浇铸法制备了原位交联的羽毛角蛋白杂化膜。借助FITR、TG、SEM和接触角测试仪等手段对羽毛角蛋白杂化膜的结构和性能进行了分析和表征,同时考察了KH560用量对其力学性能、热稳定性、疏水性的影响。结果表明：在碱性加热条件下,KH560上的环氧基与羽毛角蛋白上的氨基发生了加成反应以及KH560上Si-O-CH₃水解成Si-OH,然后缩合形成Si-O-Si网络结构,从而增强了羽毛角蛋白之间的相互作用力,有效地改善了羽毛角蛋白膜的力学性能、热稳定性和疏水性。