取向聚丙烯腈纤维增强聚烯烃基复合材料

采用静电纺丝技术，利用改进接收装置，制备了取向的聚丙烯腈(PAN)膜，并且，通过热拉伸处理，使其具有更高的取向度。采用聚烯烃热塑性树脂(POE)渗透PAN纤维膜，制备了一系列非取向及取向度不同的PAN膜增强POE复合材料。采用红外光谱(IR)、热重(TG)等分析方法对样品进行了表征，并且，研究了其力学性能。热拉伸处理后的PAN/POE复合材料与纯POE材料相比，屈服强度和模量分别增大了129%、211%,而断裂伸长率减小了89%。当增强材料PAN含量为6.7%时，PAN/POE复合材料力学性能最佳。采用扫描电镜(SEM)和拉曼成像法研究了复合材料的形貌特征和增强机制，结果表明，随着取向的增加，POE树脂和PAN纤维之间的相容性更好，复合材料的屈服强度和模量增大。     

碳纳米管-聚酰胺纤维改性邻甲酚醛环氧树脂

多壁碳纳米管(MWCNTs) 经酸化处理后与聚酰胺66（PA66)共纺制备MWCNTs-PA66纳米纤维膜后与邻甲酚醛环氧树脂（o-CFER）进行复合固化,制备了o-CFER/MWCNTs-PA66复合材料,并对其微观结构、力学性能和热性能进行了研究。结果表明,酸化MWCNTs表面引入了含氧基团,使PA66纤维膜的直径增大;o-CFER/MWCNTs-PA66复合材料的冲击强度、拉伸强度随MWCNTs含量的增加先增大后降低;当MWCNTs含量为0.5 %（质量分数,以PA66质量为基准）时,冲击强度和拉伸强度均达到最大值分别为0.29 kJ/m2和1.96 MPa,冲击强度较o-CFER树脂提高了23.2 %,较o-CFER/PA66复合材料提高了16.3 %,拉伸强度较纯o-CFER树脂提高了74 %;MWCNTs-PA66复合纤维膜能够提高o-CFER的耐热性。     

β成核剂和纳米SiO_2复合改性PP/POE复合材料研究

研究了纳米SiO2和β成核剂对PP/POE复合材料力学性能的影响,并用广角X射线衍射仪(WAXD)对其进行了表征。结果表明:纳米SiO2的加料方式影响PP/POE复合材料的力学性能,先将PP和纳米SiO2共混挤出,再与POE共混制备得到的复合材料冲击强度最高。当纳米SiO2含量为4%时,PP/POE/纳米SiO2复合材料的综合力学性能最好。在PP/POE/纳米SiO2复合体系中的加入β成核剂后,复合材料的拉伸强度和弯曲强度下降,而韧性进一步提高,当β成核剂含量为0.4%时,复合材料的缺口冲击强度和断裂伸长率达到最大值,拉伸强度也明显提高。XRD表明,β成核剂在纳米SiO2改性PP/POE复合体系中能显著诱导β晶的生成。     

碳纳米管/石墨烯协同改性碳纤维复合材料的制备及性能

利用偶联剂（KH570）改性的石墨烯（GO）和酸化的多壁碳纳米管(MWCNTs)协同改性聚丙烯腈（PAN）基碳纤维制备得到PAN/MWCNTs/GO基碳纤维（MPG）,以此为原料,采用湿法造纸技术,制备PAN/MWCNTs/GO基碳纤维复合材料（MPG P）。利用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜,对MPG纤维进行表征,并利用四探针测试仪、万能试验机和多孔材料分析仪,研究了MPG-P材料的导电性能、力学性能、孔径分布以及孔隙率。结果表明,当MWCNTs/GO含量为0.2 %（质量分数,下同）时,MPG P表现出最佳的拉伸强度(37.21 MPa),电阻率为13.17 mΩ·cm,孔隙率为63.7 %;当MWCNTs/GO=1/2（质量比,下同）时,表现出最佳的拉伸强度(40.13 MPa),比纯PAN复合材料(30.18 MPa)提高了32.97 %,电阻率为13.52 mΩ·cm,孔隙率为65.2 %。     

PLA协同纳米CaCO3增韧PP的研究

通过熔融共混制得聚丙烯/聚乳酸/纳米碳酸钙（PP/PLA/CaCO3）复合材料,考察了PLA和纳米CaCO3对复合材料力学性能、热性能、流变性能与结晶形态的影响及其作用机理。结果表明,复合材料中形成连续空间网络结构的PLA有助于改善PP的性能,PLA含量为20 %（质量分数,下同）时复合材料综合力学性能最佳;与纯PP相比,加入PLA后的复合材料拉伸强度和冲击强度分别提高5.1 %和54.4 %,断裂伸长率降低62.5 %;纳米CaCO3通过“滚珠增韧”和“异相成核”作用明显改善复合材料力学性能,纳米CaCO3含量15 %时产生的晶粒细化作用效果最为显著,复合材料综合力学性能达到最佳,拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度分别比未添加CaCO3时提升了15.2 %、2.7 %和5.6 %。     

聚氨酯/纳米金刚石纳米复合材料的性能研究

通过原位反应法制备了聚氨酯(PU)/纳米金刚石(ND)纳米复合材料,采用X射线衍射(XRD)、热失重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)和力学性能测试等手段系统研究了PU/ND纳米复合材料的力学性能、热性能和形态。研究结果表明,ND能够显著提高聚氨酯的力学性能。随着ND用量的增加,PU/ND纳米复合材料的拉伸强度、100%定伸应力、500%定伸应力和断裂伸长率先增加后减少。当ND质量分数为0.5%时,PU/ND纳米复合材料的力学性能最佳,拉伸强度和断裂伸长率分别提高了61.5%和39.1%。PU/ND纳米复合材料的T-剥离强度和耐热性也有提高。     

聚乙二醇对聚乳酸/淀粉纳米晶复合材料性能的影响

以聚乳酸（PLA）和淀粉纳米晶（SNC）为主要原料,聚乙二醇（PEG）为增塑剂,采用溶剂蒸发法制备PLA/SNC和PLA/SNC/PEG复合材料,通过差示扫描量热仪（DSC）、热台偏光显微镜（PLM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等研究了PEG对复合材料结晶行为、力学性能及界面相容性的影响。结果表明,PEG能够与SNC协同促进PLA结晶,使PLA/SNC/PEG复合材料的结晶速率明显提高;PEG的添加未改变PLA/SNC复合材料的结晶结构;随着PEG含量的增加,PLA/4 %（质量分数,下同）SNC复合材料的拉伸强度先升高后下降,断裂伸长率不断提高;当PEG含量为2 %时,PLA/4 %SNC/2 %PEG复合材料的力学性能最佳,拉伸强度为47.86 MPa,断裂伸长率为10.20 %,PLA与SNC间界面相容性得到改善。     

热拉伸工艺对聚甲醛纤维结构与性能的影响

采用自主开发的熔融纺丝设备制备了聚甲醛(POM)初生纤维,将POM初生纤维在130℃下,经热辊或热管在不同拉伸倍数下进行热拉伸制得POM纤维,研究热拉伸工艺对POM纤维结构与性能的影响。结果表明:随着拉伸倍数的增大,POM纤维取向度、结晶度和断裂强度逐渐增大,条干均匀性逐渐得到改善;在相同拉伸倍数(5~7)下,热辊拉伸得到的POM纤维比热管拉伸得到的POM纤维的取向度和结晶度高、强度好,但条干不匀率高;热管拉伸可实现高倍拉伸,最高可拉伸14倍,而热辊拉伸最高可拉伸7倍;热管拉伸14倍时制得的POM纤维力学性能最佳,其断裂强度可达10.76 cN/dtex,断裂伸长率为9.6%;热辊拉伸7倍时,制得的POM纤维力学性能最佳,其断裂强度可达6.92 cN/dtex,断裂伸长率为12.8%。     

碳纳米管添加量对环氧树脂基复合材料性能的影响

采用模具浇铸法,通过对多壁纳米碳管(MWCNTs)进行表面官能化,制备了MWCNTs/环氧树脂复合材料。使用TEM、SEM、HRSEM和万能材料拉伸机对材料的结构和性能进行了测试和表征,并分析了微观结构与性能之间的关系。结果表明:当MWCNTS的添加量达到8%时,复合材料的综合性能达到最佳,拉伸强度和断裂伸长率分别提高13%和127.8%。     

原位聚合抗磨损PA6/纳米SiO2复合材料制备及其性能研究

为提高聚酰胺6（PA6）的抗磨损性能,采用原位聚合法合成并制备了PA6/纳米SiO2复合材料,研究了该材料的抗磨损性能、耐热性能、力学性能和结晶性能。结果表明,原位聚合PA6/纳米SiO2复合材料具有良好的抗磨损特性,当纳米SiO2含量为1 %(质量分数,下同)时,复合材料抗磨损性能最佳,该材料的热变形温度、拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率均明显高于原料PA6;当纳米SiO2含量为3 %时,复合材料热变形温度由原料PA6的64.6 ℃提高到130 ℃。采用原位聚合母料法制备的PA6/纳米SiO2复合材料同样具有理想的抗磨损性能,并可获得更好的力学性能,且可大幅降低材料制备成本。     

电纺制备聚乳酸/聚醚砜复合纳米纤维膜及性能研究

采用同轴静电纺丝制备聚乳酸/聚醚砜(PLA/PES)复合纳米纤维膜，通过改变皮层溶液的挤出速率以及在芯层溶液中分别添加石墨烯（GO）、碳纳米管(MWCNTs)、埃洛石（HNTs）纳米粒子，制备了系列皮芯结构的复合纳米纤维膜。通过扫描电子显微镜、纤维强伸度仪、接触角测定仪等仪器测试表征了复合纳米纤维膜的纤维结构、拉伸强度、疏水性以及吸油倍率等性能。结果表明，制备的复合纳米纤维膜的接触角均大于130 °，表现出较好的亲油疏水性；当往芯液中添加石墨烯(GO)时，纳米纤维膜的吸油性能、拉伸性能最好，在甘油中的吸油倍率可达到67.61倍，食用油中可达到48.02倍，纵向断裂强度为62.68 MPa，横向断裂强度为43.98 MPa，横向断裂伸长率可达到697.76 %。     

WRP/POE新型热塑性弹性体的制备及性能

采用聚烯烃弹性体(POE)与废旧胶粉(WRP)制备了热塑性弹性体。研究了共混比、胶粉预塑炼处理工艺及白炭黑对POE/WRP力学性能的影响。结果表明,塑炼WRP/POE共混体系具有优良的综合力学性能,当塑炼WRP为30份时,WRP/POE体系的拉伸强度为7.17MPa,拉断伸长率为778%,撕裂强度为63.3kN/m,邵尔A硬度为72度。保持塑炼WRP用量为30份,随着白炭黑用量的增加,共混体系的拉伸强度,硬度逐渐增加,撕裂强度大幅度增加,拉断伸长率降低。白炭黑用量为30份时,WRP/POE/白炭黑的综合力学性能最佳,原材料成本降低。     

聚丙烯/聚烯烃弹性体共混物的制备与性能研究

通过熔融共混法制备了一系列聚丙烯(PP)/聚烯烃弹性体(POE)共混物,采用热重分析、示差扫描量热分析和拉伸测试对所得样品进行了热性能及力学性能的表征。结果表明,随着POE含量的增加,PP的抗拉强度和断裂伸长率均呈现先增加后减小的趋势。而当POE的含量低于5%时,样品的熔融温度明显低于纯PP的熔融温度;而当其含量超过5%时,样品的熔融温度与纯样基本一致。另外,POE的引入导致PP的热降解温度降低。     

Fabrication and Characterization of Highly Oriented Composite Nanofibers with Excellent Mechanical Strength and Thermal Stability

Here, highly‐oriented poly(m‐phenylene isophthalamide)/polyacrylonitrile multi‐walled carbon nanotube (PMIA/PAN‐MWCNT) composite nanofiber membranes with excellent mechanical strength and thermal stability are successfully produced using electrospinning. It is demonstrated that the cooperation of multi‐walled carbon nanotubes (MWCNT) and high‐speed rotating collection is beneficial to the acquisition of highly oriented fibers and effectively improves the mechanical strength of the membrane along the orientation direction. Specifically, the tensile stress of poly(m‐phenylene isophthalamide)/polyacrylonitrile (PMIA/PAN) membrane is enhanced significantly from 10.6 to 20.7 MPa, benefiting from the highly oriented alignment of the fibers as well as the reinforcing effect of MWCNTs on the fibers. Furthermore, the stressing process of single fiber and fiber aggregates is carefully simulated, and the influence of MWCNTs on the mechanical properties of PMIA/PAN‐MWCNT membranes is analyzed comprehensively, providing a meaningful auxiliary means for the study of mechanical properties. In addition, the composite nanofiber membrane has the advantages of both PMIA and PAN, possessing high temperature resistance, flame‐retardancy, and chemical stability, for an ideal high‐temperature material. In short, the as‐prepared PMIA/PAN‐MWCNT composite membrane with excellent comprehensive property emerges a promising application in many fields, especially in high‐tech.     

环氧树脂/纳米纤维素复合材料的制备与性能研究

以木粉为原料制备纳米纤维素（CNF）,经甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）改性后采用溶液共混法与环氧树脂（EP）复合,制得EP/CNF⁃GMA复合材料;通过对EP/CNF、EP/CNF⁃GMA复合材料力学性能、透光性能、亲水性、热稳定性和微观结构的表征,研究了CNF和GMA含量对复合材料性能的影响及其机理。结果表明,EP/CNF复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、透光率随CNF含量的增大呈先增后减的变化趋势,亲水性随CNF含量的增大而增大;CNF含量为0.6 %（质量分数,下同）时,EP/CNF复合材料性能最优,拉伸强度为32.166 MPa,断裂伸长率为20.995 %,600 nm处透光率为79.8 %,接触角为77.34°。经GMA改性后,CNF与EP的相容性得到了改善,提升了EP/CNF复合材料的力学性能和热稳定性;随GMA含量的增加,EP/CNF⁃GMA复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、透光率和亲水性均发生变化;GMA含量为4.8 %时EP/CNF⁃GMA复合材料性能最佳,拉伸强度为57.933 MPa,断裂伸长率为18.762 %,600 nm处透光率为86.3 %,接触角为81.42 °。     

微纳层叠共挤PP/PA6/CNTs原位微纤复合膜的制备及性能研究

采用双转子连续混炼挤出机与微纳层叠共挤出成型设备制备了聚丙烯/聚酰胺6/碳纳米管（PP/PA6/CNTs）复合材料和原位微纤复合膜,通过扫描电子显微镜（SEM）、流变仪、差示扫描量热仪（DSC）、万能拉伸试验机及电阻测试仪对其微观结构、流变性能、结晶性能、力学性能和导电性能进行了表征。结果表明,与共混相比,微纳层叠共挤出法使得分散相PA6/CNTs形成了微纤,微纤的形成不仅提升了复合膜的动态流变性能,并且增加了基体PP相的结晶度,提高了PA6相的结晶温度,提升了复合膜的结晶性能;当CNTs含量为0.5 %（质量分数,下同）时,复合膜的拉伸强度和断裂伸长率均达到最大值,分别为42.17 MPa和857.82 %,体积电阻率（R）下降到10⁴ Ω·cm,综合力学性能和导电性能达到最佳。     

交联壳聚糖/聚乙烯醇/蜗牛黏液复合膜的制备及性能研究

采用延流法制备了香兰素（V）交联的壳聚糖/聚乙烯醇/蜗牛黏液（CS/PVA/SM）复合膜,并通过热重分析仪（TG）、扫描电子显微镜（SEM）和万能材料试验机等研究了不同CS/SM配比对复合膜光学性能、水蒸气和氧气阻隔能力、力学性能、热力学性能及生物降解性能等的影响。结果表明,CS/PVA/SM复合膜为可降解的亲水性薄膜,当CS溶液/SM溶液体积比为5/3时,复合膜性能优良,其抗氧化活性为87.51 %,其水蒸气透过率比纯CS膜降低了75.16 %,不透明度降低了87.74 %,拉伸强度提高了16.04 %,断裂伸长率提高了28.26倍;随着SM含量的增加,复合膜的热稳定性有所降低;CS溶液/SM溶液体积比为5/1、5/2和5/3时,复合膜表现出良好的相容性;SM的添加使复合膜具有很好的延展性和柔韧性,V的添加提高了复合膜的拉伸强度和抗氧化能力;所制备的CS/PVA/SM复合膜在食品包装领域中有潜在的应用前景。     

POE⁃g⁃MAH相容剂的制备及其在粘接树脂领域的应用研究

以马来酸酐（MAH）为接枝单体,乙烯?辛烯共聚物（POE）为基体树脂,无味过氧化二异丙苯（BIBP）为引发剂,通过双螺杆挤出机熔融挤出马来酸酐接枝乙烯?辛烯共聚物（POE?g?MAH）,以此作为粘接树脂的相容剂。研究了反应温度、螺杆转速及MAH用量对相容剂熔体流动速率、接枝率的影响,以及相容剂在粘接树脂中的应用。通过熔体流动速率仪、傅里叶红外光谱（FTIR）、万能试验机等对相容剂进行表征和分析;再将相容剂、基体树脂、以及相关助剂通过双螺杆挤出机挤出,得到的粘接树脂通过万能试验机检测其力学性能。结果表明,在引发剂BIBP的作用下,MAH可以顺利接枝到POE上,当MAH的添加量为1 %（质量分数,下同）、BIBP的添加量为0.1 %时,相容剂的接枝率可达0.7 %,熔体流动速率为0.691 g/10 min;在粘接树脂配方中加入20 %的相容剂后,粘接树脂的拉伸强度达到14.8 MPa,断裂伸长率达到1 031.1%,剥离强度达到178 N/25 mm。     

熔融共混法制备POE/PP热塑性弹性体

用熔融共混法制得了聚烯烃类弹性体（POE）／PP共混体系，研究了不同橡塑比对体系力学性能的影响；考察了不同填料（CaCO3，滑石粉．炭黑）对POE／PP复合材料性能的影响。结果表明：在共混比为60／40-70／30时，体系的综合性能较佳。加入的填料均使材料的拉伸强度和拉断伸长率下降，硬度上升。