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。     

芳纶纤维/AFR树脂复合材料界面粘结性能的研究

为了改善芳纶纤维复合材料的界面粘结性能,合成了一种新型树脂(AFR)作为基体,以未经任何表面处理的芳纶纤维作增强材料,制备了芳纶纤维/AFR复合材料。采用测定表面能、接触角、层间剪切强度、横向拉伸性能和扫描电镜观察形貌等方法,从宏观和微观等方面研究了芳纶纤维/AFR复合材料的界面粘结性能。结果表明,AFR树脂与芳纶纤维有相近的表面能,AFR树脂溶液与芳纶纤维的接触角为42.8°,而环氧树脂(EP)与芳纶纤维的接触角为68°,说明AFR树脂对芳纶纤维的润湿性优于EP树脂;芳纶/AFR复合材料的层间剪切强度、横向拉伸强度和纵向拉伸强度分别为74.64MPa、25.34MPa和2256MPa,比芳纶/EP复合材料的相应强度分别提高了28.7%、32.5%和13.4%,其复合材料破坏面的形貌也说明芳纶纤维与AFR树脂之间的界面粘结性能较好。     

PP-g-MA和UP增容PP/玻璃纤维复合材料性能的研究

以聚丙烯-马来酸酐接枝(物PP-g-MA)和不饱和聚(酯UP)作为界面相容剂,研究了界面相容剂对玻璃纤维增强PP复合材料力学性能及界面黏结的影响。结果表明:加入PP-g-MA或UP,玻璃纤维增强PP复合材料的力学性能明显提高,且UP的增容效果优于PP-g-MA。在玻璃纤维含量为40%时,PP/UP/GF复合材料的拉伸强度比未改性的复合材料的拉伸强度提高了150%,弯曲强度提高了132%,冲击强度提高了89%;扫描电镜照片表明:PP-g-MA和UP使被拔出玻璃纤维表面黏附了一层树脂,增强了PP与玻璃纤维之间的界面黏结作用;DSC测试表明:PP-g-MA和UP同时加入使复合材料熔融峰温度下降结,晶度增加。     

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。     

碳纳米管对聚氨酯/聚氯乙烯共混膜性能的影响

以聚氨酯/聚氯乙烯(PU/PVC)共混物为基质,添加了多壁碳纳米管(MWCNT),采用湿法相转换法制备了PU/PVC共混膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、透湿导热装置、接触角测量仪和拉伸试验对共混膜进行测试,研究了MWCNT对PU/PVC共混膜的断面形态、导热效率、亲水性及力学性能的影响。实验结果表明:添加MWCNT可以显著改善膜的孔结构,大孔数量明显减少,界面微孔数量显著增多,孔径变小,当MWCNT用量在一定范围内,导热效率、接触角、拉伸强度和断裂伸长率均有所提高。当MWCNT的用量为0.4%时,导热效率由25.18%提高到30.41%、接触角由68.50°增加到76.42°、拉伸强度由2.09 MPa增加到7.47 MPa、断裂伸长率由411%增加到469%,综合性能最优。     

MDPES/EP/PBI树脂碳纤维复合材料的性能

将甲基二笨乙炔基硅烷(MDPES)、环氧树脂(EP)、聚苯并咪唑(PBI)共混改性制得碳纤维复合材料,结果表明:合适的共混比例能使MDPES/EP/PBI树脂碳纤维复合材料具有较好的界面粘结性能,同时具有良好的力学性能及耐热性能.当MDPES∶EP∶PBI=5∶5∶1时,层间剪切强度为49.2 MPa,常温下的拉伸强度1263.7 MPa,弯曲强度为1191.9 MPa,200 ℃弯曲强度保留率达到78.9%.     

芳纶纤维增强树脂基复合材料的界面粘结性能研究

为了改善芳纶纤维增强树脂基复合材料的界面粘结性能,从树脂基体入手,依据相似相容原理和芳纶的结构特点,合成出新型热固性树脂(AFR–T)用作芳纶复合材料的基体,以未经表面处理的芳纶作增强材料,采用热压成型法制备了AFR–T/芳纶纤维复合材料,并通过测定溶度参数、接触角、线膨胀系数、层间剪切强度(ILSS)和横向拉伸强度等方法研究了复合材料的界面粘结性能。结果表明,AFR–T树脂浇注体与芳纶的溶度参数相近,AFR–T树脂溶液在芳纶纸表面的接触角为36.9°,小于环氧树脂(EP)溶液与芳纶纸的接触角(53.2°),说明AFR–T树脂对芳纶的浸润性优于EP;AFR–T/芳纶纤维复合材料的ILSS和横向拉伸强度为73.0 MPa和25.3 MPa,分别比EP/芳纶纤维复合材料提高了25.9%和32.5%,这表明AFR–T树脂与芳纶纤维之间的浸润性和界面粘结性能较好。     

β成核剂增容玻纤/聚丙烯复合材料的结构与性能

通过溶液浸润法得到表面包覆β成核剂的玻纤,研究了改性后的玻纤/聚丙烯复合材料的结构与性能。实验结果表明:β成核剂的存在可诱导聚丙烯在玻纤表面附生结晶,增强基体与玻纤的界面粘结力,显著提高玻纤/聚丙烯复合材料的力学性能。相较于未经处理的玻纤/聚丙烯复合材料,采用该方法制备的复合材料拉伸强度从31.7 MPa提高到了38.7 MPa,增幅达到21.9%。     

玻纤增强SAN材料力学性能的影响因素

通过对玻纤增强SAN树脂(SAN/GF)的力学性能分析,研究了影响玻纤增强SAN材料的因素。结果表明,添加SMA相容剂有助于增加SAN树脂与玻纤的界面结合强度,提高材料的力学性能,相容剂含量为3%时,增强材料的拉伸强度和弯曲强度分别达到117.2和140.2 MPa,比未加相容剂时,强度分别增加22.8%和12.8%。适量润滑剂的添加对提高材料力学性能具有正面效应,根据实验研究,润滑剂用量在0.2%时,玻纤增强材料性能较好。单丝直径为13和14μm的2种玻纤的增强效果差别不大,制备的增强材料的拉伸强度都在115 MPa以上,弯曲强度大于135 MPa。主机螺杆转速对玻纤增强SAN材料的力学性能影响不大。玻纤含量在20%时,制备的玻纤增强材料的冲击性能最好,达到5.7 kJ/m~2。     

界面结合对GF/PDCPD复合材料性能的影响

界面结合性能对制备性能优异的复合材料具有重要意义。通过对双环戊二烯（DCPD）与玻璃纤维（GF）的浸润性进行研究，将其与等效环氧树脂比较，开发了一种与玻璃纤维具有较好结合性的DCPD树脂，用其制备出一种综合性能优异的玻璃纤维增强PDCPD基复合材料。通过动态接触角、90?拉伸强度和层间剪切强度实验，测定了不同树脂与玻璃纤维之间的粘附力，提供了玻璃纤维与不同树脂界面性能差异。结果表明，SCB-600 DCPD树脂与玻璃纤维的结合性较优，动态接触角为60.35??0.3?，90?拉伸强度为(42.3?1.6) MPa，层间剪切强度为(61.3?3.2) MPa，与1564环氧树脂相当。进一步优化了DCPD树脂质量分数，当树脂质量分数为30%?2%时，SCB-600 DCPD复合材料具有相对最优的力学性能，材料拉伸强度为(1180.1?4.1) MPa，弯曲强度为(1060.4?4.6) MPa，缺口冲击强度为(145.3?4.8) KJ/m2。其弯曲和拉伸强度与玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的性能基本相当，但缺口冲击强度优于1564环氧树脂。     

小口径连续缠绕管道用乙烯基酯树脂研究

对乙烯基酯树脂(MFE711W型)作为树脂基体制作的小口径连续缠绕玻璃钢管道的工艺性能、玻璃钢(FRP)力学性能、耐腐蚀性能进行了研究,与不饱和聚酯树脂及乙烯基树脂/不饱和树脂混合树脂(UP/VE)进行力学性能、防腐蚀性能对比,证明MFE711FW在小口径连续缠绕管道应用上的优越性。连续缠绕工艺采用钴/过氧化甲乙酮体系,常温固化,解决了乙烯基酯树脂活性低,不适用于快速成型工艺的缺陷。     

风电叶片用EP胶粘剂的研究

以不同增韧剂改性EP(环氧树脂)为基体树脂,采用曼尼希改性胺为固化剂制备了不同改性EP胶粘剂。研究结果表明:当增韧剂为聚氨酯(PU)预聚体时,相应的改性EP胶粘剂的粘接性能优异;在上述体系中加入玻璃纤维增强填料后,相应的改性EP胶粘剂的综合力学性能和粘接性能俱佳,其拉伸强度超过75.00 MPa、拉伸模量超过4.00 GPa、断裂伸长率超过4.00%且90°剥离强度超过10.00 kN/m,属于高韧性EP胶粘剂,并且完全满足风电叶片的使用要求。     

SiC颗粒增强不饱和聚酯树脂复合材料的力学性能

采用万能试验机和硬度计测试研究了SiC颗粒含量和粒径对不饱和聚酯树脂基复合材料力学性能的影响,通过扫描电子显微镜观察了拉伸试样的端口形貌。结果表明,填充的SiC质量分数为10%时,其不饱和聚酯树脂复合材料拉伸强度达到最大,8000目、1000目SiC填充体系拉伸强度分别为53.2MPa,44.8MPa,较纯树脂体系提高68.1%,41.5%。当SiC质量分数为30%时,SiC填充体系的弹性模量较纯树脂体系提高25.8%以上,硬度提高2.3%以上,SiC颗粒尺寸对复合材料的弹性模量和硬度影响不大。SiC/不饱和聚酯树脂复合材料的断裂属脆性断裂。     

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。     

玻纤增强ABS复合材料的制备及性能

以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)及玻璃纤维(GF)为原料,以环氧树脂作为界面相容剂,研究了界面相容剂对玻璃纤维增强ABS复合材料力学性能及界面粘接的影响.结果表明:加入环氧树脂,玻纤增强ABS复合材料的力学性能明显提高;随着玻纤质量分数的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度均逐渐增加;玻纤质量分数为30%时,GF/ABS/环氧树脂复合材料的拉伸强度比未改性的复合材料的拉伸强度提高了30%,弯曲强度提高了25%,冲击强度也提高了50%.     

SiO_2杂化环保型酚醛树脂的研究与制备

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,成功制备了玻璃纤维增强型改性PF(酚醛树脂)基复合材料的基体树脂——环保型纳米SiO2/PF。研究结果表明:当w(TEOS)=10%时,PF/SiO2复合材料的综合性能相对最好,其拉伸强度(758 MPa)、弯曲强度(945 MPa)和冲击强度(261 kJ/m2)分别比未改性体系提高了144%、53%和30%;改性PF体系的最大失重速率温度比纯PF体系提高了40～50℃,其热分解第二阶段的活化能由134.41 kJ/mol升至240.72 kJ/mol;玻璃纤维增强型PF/SiO2复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率分别比纯PF体系降低了22.5%和8.4%。     

淀粉纳米晶对玻璃纤维的表面改性研究

采用自制的淀粉纳米晶(SNC)对玻璃纤维进行表面处理,增加其与环氧树脂基体的界面剪切强度(IFSS)。研究了处理方式、处理时间、SNC乙醇分散液浓度、热处理温度等工艺参数对SNC在玻璃纤维表面沉积情况的影响,以及对改性玻璃纤维与环氧树脂的界面性能的影响规律。采用扫描电子显微镜、单纤维强力仪对处理前后玻璃纤维进行表征,并采用微脱粘法测试玻璃纤维与环氧树脂的界面粘结情况。结果表明,当重力静置处理时间24 h,SNC乙醇分散液浓度为1 g/100 m L时,SNC在玻璃纤维表面均匀沉积,且能显著提高玻璃纤维与环氧树脂的IFSS,为27.29 MPa,较未处理的纤维增加29.3%。150℃热处理4 h后,X射线光电子能谱结果显示SNC与玻璃纤维形成化学键合,进一步增加纤维与环氧树脂的界面粘结,IFSS值达到32.30 MPa,较未处理的纤维增加53%,且纤维的拉伸强度得到较好的维持。