碳纳米管/碳纤维增强聚苯硫醚复合材料研究

研究了采用碳纤维(CF)和碳纳米管(CNTs)增强聚苯硫醚(PPS)的力学性能和导电性能。实验分别采用CF和CNTs为添加剂,通过球磨混合后在平板硫化机上进行模压成型,制备出CF/PPS、CNTs/PPS和CNTs/CFPPS/复合材料。采用万能试验机测试复合材料的拉伸性能;采用数字式四探针测试仪测试材料的电导率。实验研究了CF和CNTs含量对其复合材料的导电性能和力学性能的影响,并进一步研究同时添加CF和CNTs对复合材料增强作用。通过分析复合材料的导电性能和力学性能,分别得出CF含量为20%、CNTs含量为15%时复合材料的力学性能和导电性能较理想。采用CF和CNTs同时增强PPS时,当CF添加16%、CNTs添加4%时,CNTs/CF/PPS复合材料性能较好。此外,对CF和CNTs增强机制进行初步讨论。     

CF/CNTs多尺度混杂填充PA6复合材料性能研究

以碳纤维/碳纳米管(CF/CNTs)多尺度混杂填充聚酰胺6(PA6)复合材料为研究对象,采用不同的方法处理CNTs,并考察了对应复合材料的力学性能、导电性能和导热性能。结果表明:CNTs经过表面化学镀镍处理后,明显改善了CF与基体界面间的结合强度和相容性。表面镀镍处理的碳纳米管(CNTs-Ni)吸附在CF表面,不仅可促进CF与基体间形成"钉扎效应",从而提高了复合材料的力学性能,还在CF与PA6基体间形成了导热桥路和导电网络,使材料的电阻率和界面热阻有所下降;CF和CNTs混杂填充基体树脂对复合材料的力学性能、导热性能及导电性能有着良好的协同增效作用;CNTs-Ni可明显改善CF增强复合材料的导热性能和导电性能。     

碳纤维/天然橡胶复合材料的性能研究

研究碳纤维(CF)用量对CF/天然橡胶复合材料的加工性能、硫化特性、物理性能、导电性能、导热性能和动态力学性能的影响。结果表明:添加3份CF的硫化胶物理性能较好;添加15份CF的硫化胶体积电阻率比未添加CF的硫化胶小3个数量级,热导率增大约21%;随着CF用量增大,硫化胶的抗湿滑性能提高,滚动阻力增大。     

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。     

短切碳纤维对NR/NBR阻尼材料性能的影响

为了探索天然橡胶/丁腈橡胶的阻尼性能,研究了短切碳纤维(CF)对天然橡胶/丁腈橡胶(NR/NBR)阻尼材料硫化特性、力学性能及阻尼性能的影响。结果表明:随着CF添加量增大,共混胶ML、MH和MH-ML增大,ts1缩短而tc90略有延长;拉伸强度和拉断伸长率下降,撕裂强度先增大后减小,当CF为10份时达到最大值,定伸应力明显增大,回弹性下降;滞后能量密度(HED)和阻尼系数增大;DMA测试表明:NR和NBR两相损耗因子(tanδ)峰值均略有下降,损耗模量E'显著增大,室温及较高温度下的tanδ随CF添加量增大而逐渐增大。可以看出,CF的加入能有效增强NR/NBR共混胶的阻尼性能。     

不同方法处理碳纤维增强PTFE复合材料性能的研究

采用两种不同的方法对碳纤维(CF)表面进行处理,一种是先以热空气对CF进行氧化处理,然后用偶联剂进行表面处理;另一种是先用聚四氟乙烯(PTFE)乳液对CF进行浸渍,后用等离子体进行表面处理。研究了不同方法、不同表面处理条件对PTFE/CF复合材料拉伸性能的影响,并应用扫描电镜对拉伸断口形貌进行了分析。结果表明,两种方法都能有效地提高CF与PTFE之间的界面结合力及PTFE/CF复合材料的拉伸性能。     

碳纤维增强不饱和聚酯自修复复合材料的制备及性能

采用原位聚合法制备了以三聚氰胺-脲甲醛为壁材,环氧E-51为芯材的微胶囊(MUF),并将其应用到碳纤维(CF)增强不饱和聚酯(UP)复合材料中,详细探讨了CF质量分数和MUF质量分数对碳纤维/不饱和聚酯(CF/UP)复合材料和微胶囊/碳纤维/不饱和聚酯(MUF/CF/UP)复合材料热稳定性、力学性能和自修复性能的影响。通过OM和SEM观察MUF的表面形貌,FTIR对MUF、CF/UP复合材料和MUF/CF/UP复合材料的化学结构进行表征,TGA、悬臂梁冲击仪和万能拉力试验机对复合材料的热稳定性、冲击性能、拉伸性能和自修复性能进行测试。结果表明,CF和MUF质量分数均为1%时,MUF/CF/UP复合材料的热稳定性较佳,力学性能及自修复性能较优;其拉伸强度为3.99 MPa,弹性模量为229.58 MPa,断裂伸长率为2.12%,冲击强度为86.75 k J/m~2,自修复效率为62.02%。     

PPS/PAI/CF复合材料摩擦磨损性能的研究

采用模压成型法制备了聚苯硫醚(PPS)/聚酰胺酰亚胺(PAI)合金及其碳纤维(CF)改性复合材料。测试分析了该复合材料的力学性能,并通过扫描电镜(SEM)对其摩擦磨损表面形貌进行了观察,探讨了复合材料的摩擦磨损性能;考察了PPS/PAI合金的最优配比及CF含量对PPS/PAI/CF复合材料性能的影响。结果表明:PAI的加入改善了PPS的力学性能,当PPS/PAI质量比为40/60时,PPS/PAI合金的力学性能最优;另外,CF的加入使PPS/PAI/CF填充复合材料的摩擦系数和磨损量大幅度下降,其中,当CF含量为30%时,PPS/PAI/CF填充复合材料的摩擦系数和磨损量较未填充PPS/PAI分别下降了66%和90%。     

基于FBG传感器的CF/GF混杂复合材料界面变形研究

利用FBG传感器对采用真空导入模塑工艺制作的CF/GF(Carbon Fiber/Glass Fiber)混杂复合材料在固化成型过程中以及成型后的界面性能进行了检测,此外,为了对比研究混杂复合材料的性能,还检测了CF/CF层和GF/GF层在成型和成型后的应变变化。结果显示:GF/GF、GF/CF和CF/CF复合材料的应变与温度之间存在良好的线性关系,且热膨胀系数的大小顺序为GF/GF层GF/CF层CF/CF层;FBG传感器监测CF/GF混杂复合材料热膨胀系数的转折温度与基体树脂的T_g值(79.09℃)相吻合;CF/GF混杂复合材料在20~120℃范围内升温、降温过程中未发生界面破坏。     

碳纤维增强聚甲基丙烯酸甲酯的性能和断裂形态

本文着重研究了碳纤维/聚甲基丙烯酸甲酯(CF/PMMA)复合材料的力学性能,并借助于扫描电镜(SEM)和热分析方法(TG)测定了CF/PMMA复合材料的拉伸断裂形态和热性能。结果表明,CF/PMMA复合材料的拉伸强度,冲击强度随CF含量的增加而提高,而线膨胀系数随CF含量的增加而下降。证实了CF对热塑性树脂复合材料有明显的热氧稳定作用,并对断裂形态与性能之间关系作了初步探讨。     

碳纤维分布状态对PE-HD/EVA/CF复合材料导电性能的影响

采用硅烷偶联剂 KH560对碳纤维(CF)进行了处理,并探讨了 CF 含量对 PE-HD/CF 以及 PE-HD/EVA/CF复合材料导电性能的影响。结果表明,随着 CF 含量的增加,PE-HD/CF 体系的体积电阻率从6.16×10~(14)Ω·cm 下降到1.54×10~7Ω·cm,表面电阻率从2.59×10~(16)Ω下降到5.74×10~9Ω;而 PE-HD/EVA/CF 复合体系中体积电阻率从1.91×10~(13)Ω·cm 下降到3.27×10~8Ω·cm,表面电阻率从5.72×10~(15)Ω下降到6.18×10~8Ω,表明加入 EVA 有利于提高复合体系的导电性能。当 CF 含量为5份时,复合材料的体积电阻率达到最小值。研究还表明,随着 CF 含量的增加,CF 沿着外力方向出现很明显的取向,沿着 CF 取向方向材料的体积电阻率和表面电阻率均有所下降。     

表面处理对碳纤维/聚苯硫醚复合材料性能的影响

以碳纤维(CF)平纹织物、聚苯硫醚(PPS)纤维为原材料,通过混杂铺丝及热压的方法制备出CF/PPS热塑性复合材料。研究了不同表面处理方法对CF表面官能团、碳(C)与氧(O)元素含量比、单丝拔出强度及复合材料两相浸润性、界面性能、力学性能等的影响。结果表明:丙酮处理可以有效去除CF的上浆剂,利于PPS熔体在CF之间的均匀分散与浸渍,在一定程度上提升了CF/PPS复合材料的力学性能;硝酸溶液处理可以增加CF平纹织物表面的O/C摩尔比,且CF表面轴向产生缺陷和沟壑;CF与PPS之间的界面剪切强度随硝酸处理时间的增加而明显增加,但CF/PPS复合材料的力学性能呈现先增加后降低的趋势;通过表面处理改善CF与PPS之间的浸润性以及界面相互作用力,可以提升CF/PPS复合材料的力学性能。     

碳纤维增强中密度聚乙烯材料性能研究

将中密度聚乙烯(MDPE)及碳纤维(CF)熔融共混制备了CF增强改性MDPE复合材料。通过力学性能、差示扫描量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)及流变分析等方法,研究了添加不同比例CF对复合材料综合性能的影响。结果表明:CF加入后,保持韧性同时能明显改善MDPE复合材料的屈服强度及弹性模量等力学性能,结合SEM及流变分析,CF含量为10%的复合材料的综合性能优异且易成型加工。     

聚苯硫醚悬浮液浸渍纤维复合材料的摩擦磨损性能

本文采用悬浮液浸渍的工艺制备碳纤维(CF)/聚苯硫醚(PPS)复合材料,研究了复合材料无润滑及水润滑的摩擦磨损性能。结果表明,单向CF/PPS复合材料无论在水润滑或无润滑条件下,CF平行方向优于CF垂直方向的摩擦磨损性能。     

聚丙烯/碳纤维/氮化硼导热绝缘复合材料的制备

研究聚丙烯(PP)/碳纤维(CF)/氮化硼(BN)复合材料的导热绝缘性能。结果表明,CF的含量达15%时,PP/CF复合材料的体积电阻率大幅度下降,出现逾渗现象;基于PP/CF(15%)填加不同含量的BN,当BN的含量达到20%。PP/CF/BN复合材料的热导率达0.939 5 W/(m·K),比纯PP提高近4倍,其体积电阻率为1.3×1014Ω·cm。     

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。     

表面处理对CF/PA66复合材料磨损性能的影响

采用电化学氧化法和氨气法分别对碳纤维(CF)进行表面处理后,用双螺杆挤出机共混造粒和注塑成型制备CF/PA66复合材料,研究了表面处理对CF/PA66复合材料磨损性能的影向。结果表明:随着CF含量的增加,CF/PA66复合材料的耐磨损性能提高;对CF进行表面处理,可提高CF/PA66复合材料的耐磨损性能,氨气法得到的CF/PA66复合材料的耐磨损性能优于电化学氧化法,当添加CF质量分数为15%时,其体积磨损速率比电化学氧化法的约降低48%。     

相容剂对碳纤维增强聚丙烯复合材料性能的影响

研究了马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯(PP-g-GMA)2种相容剂对碳纤维增强聚丙烯(CF/PP)复合材料性能的影响。结果表明:随着相容剂添加量的增加,CF/PP复合材料的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度增加,相容剂添加质量分数在6%时增加效果最为明显;2种相容剂对熔融温度及结晶度影响不大,但PP-g-MAH对CF/PP复合材料综合性能的提升优于PP-g-GMA。     

选择性激光烧结聚醚砜树脂/碳纤维/炭黑复合材料的性能研究

采用选择性激光烧结(SLS)技术制备聚醚砜树脂/碳纤维/炭黑(PES/CF/CB)复合粉末烧结件,研究CB质量分数为2%,将CF质量分数从0增加到3%时,PES/CF/CB烧结件显微组织、力学性能、导电性能及表面质量的变化。结果表明,当加入CF质量分数为1.5%时,对PES/CF/CB复合粉末烧结件的力学性能具有一定的增强作用;CF的添加能够起到增强烧结件导电性能的作用,烧结件的电导率从5×10^-3 S/m提高至15×10^-3 S/m;随着CF质量分数的增加,烧结件表面质量呈现变差的趋势。     

CF/UHMWPEF混杂复合材料的力学性能研究

本文对不同铺层方式的碳纤维(CF)和高强聚乙烯纤维(UHMWPEF)混杂复合材料的力学性能进行测试,同时对UHMWPEF表面处理前后的混杂复合材料性能进行了比较。实验结果表明,经表面处理的UHMWPEF与碳纤维以(CF)0/(CF)0/(UHMWPEF)/(CF)0/(CF)0方式进行层间混杂时,其复合材料的力学性能较好。