SiO2气凝胶纤维隔热复合材料的常压制备及性能表征

SiO₂气凝胶的力学性能较差,隔热性能较强,为了使其成为良好的隔热材料,本文提出一种SiO₂气凝胶纤维隔热复合材料的制备方法。以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,玻璃纤维和陶瓷纤维为增强体,硅烷偶联剂KH550和KH570为纤维处理剂,在常压条件下制备SiO₂气凝胶纤维隔热复合材料,并对材料性能进行表征。结果表明:前驱体中十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)含量越高,复合材料中SiO₂气凝胶导热系数越低,低至0.028 W/(m·K);使用硅烷偶联剂KH550时,基体和纤维之间结合的紧密程度更高;纤维的加入使SiO₂气凝胶的力学性能达到很高水平;当前驱体中TEOS与CTAB摩尔比为1∶0.022时,经KH550处理的玻璃纤维/SiO₂气凝胶复合材料导热系数为0.054 W/(m·K),力学性能良好,隔热性能最优。     

氰乙基三氯硅烷衍生物改性玻璃纤维增强PA6的应用及性能表征

以氰乙基三氯硅烷为初始反应物合成氰乙基三乙酰氧基硅烷(N1-A),并将其应用于玻璃纤维(GF)的表面改性处理,再通过双螺杆挤出机将改性玻纤与尼龙6(PA6)共混制备了玻璃纤维增强尼龙6复合材料(PA6/GF).考察了硅烷偶联剂N1-A处理液质量分数对复合材料力学性能的影响,并将其与氨基硅烷KH550改性玻纤及市售玻纤进行应用对比.结果 表明:硅烷偶联剂N1-A可以与玻璃纤维发生反应,经过硅烷偶联剂N1-A处理过的玻纤与PA6基体的粘接能力更强,硅烷偶联剂N1-A处理液质量分数对处理效果有影响.复合材料的力学性能随硅烷偶联剂N1-A处理液质量分数的升高,先升高后降低,硅烷处理液的最佳质量分数为0.50％,经硅烷偶联剂N1-A处理的玻纤制备的复合材料比经KH550处理的玻纤及市售玻纤制备的PA6/GF复合材料具有更好的综合力学性能.     

硅烷偶联剂改性玻璃纤维增强硅气凝胶的研究

为了达到增强硅气凝胶力学性能的目的,采用硅烷偶联剂KH550与KH560二步改性接枝玻璃纤维,进而制备纤维增强硅气凝胶。利用扫描电子显微镜、红外光谱仪、比表面及孔径分布仪、热重-差热分析仪、导热系数仪、电子动静态疲劳试验机等对其表征。实验结果表明：硅烷偶联剂改性玻璃纤维与硅气凝胶复合后网络结构更加均匀、骨架强度更加稳定、孔径多在30 nm以下、具有良好的热稳定性;同时,改性玻璃纤维的最佳添加量为20%（质量分数）,此时其密度为0.167 g/cm³,导热系数为0.018 5 W/（m·K）,接触角为127°,抗弯强度为1.042 MPa,抗压强度为0.669 MPa,达到预期实验目的。     

玻璃纤维对聚乳酸力学性能的影响

采用熔融复合和模压成型工艺,分别制备玻璃纤维(GF)增强聚乳酸(PLA)复合材料及其经KH550表面改性的复合材料。通过扫描电镜观察和力学性能测试,系统研究玻璃纤维和KH550的用量对玻璃纤维改性聚乳酸复合材料的微观形貌、冲击、弯曲和拉伸强度的影响。结果表明含KH550的复合材料中玻璃纤维表面被聚乳酸基质包覆。当聚乳酸与玻璃纤维质量比为7∶3时,复合材料的冲击、弯曲和拉伸强度达到最大,分别为17.33 kJ/m2、96.23 kPa和75.24 kPa。与纯PLA的相比,分别增加8.31%、20.2%和25.4%。当复合体系中添加一定量(1.2%)KH550,体系的这些性能有所改善,分别达到18.52 kJ/m2、110.34 kPa和77.59 kPa。     

硅酸铝纤维和玻璃纤维复合二氧化硅气凝胶材料的制备与性能

分别以硅酸铝纤维和玻璃纤维为骨架材料,采用溶胶-凝胶、常压干燥制得纤维复合二氧化硅气凝胶材料,并对材料进行了结构和性能的测试分析。结果表明,二氧化硅气凝胶附着于纤维表面,提高了材料力学强度。硅酸铝纤维复合二氧化硅气凝胶材料的隔音性能优于玻璃纤维复合二氧化硅气凝胶材料。两种纤维复合二氧化硅气凝胶材料耐高温、燃烧性能均达到A级。硅酸铝纤维复合二氧化硅气凝胶材料和玻璃纤维复合二氧化硅气凝胶材料的产烟毒性分别为AQ₁级和AQ₂级,导热系数分别为0.034 W/（m·K）和0.033 W/（m·K）。     

氧化铝/环氧树脂/聚氨酯导热复合材料的制备及表征

采用硅烷偶联剂KH550对氧化铝表面进行改性,并以改性氧化铝为导热填料,以环氧树脂为基体树脂,自制的聚氨酯预聚体为柔性改性剂,制备了氧化铝/环氧树脂/聚氨酯导热复合材料。采用红外光谱对KH550改性氧化铝的结构进行了表征,探讨了影响复合材料热导率的主要因素,研究了改性氧化铝用量对复合材料力学性能的影响,并利用扫描电镜对复合材料的微观结构进行了观察。结果表明,KH550已通过化学键接枝在氧化铝表面。随着KH550改性氧化铝用量的增加,复合材料的拉伸强度逐渐增大,而导热率和断裂伸长率呈现先上升后下降的趋势。当改性氧化铝的用量为150 phr时,复合材料的导热率达到最大值0.66 W/(m·K),拉伸强度和断裂伸长率分别为37.2 MPa和1.62%。随着m(PUA)/m(EP)的增大,复合材料的导热率相应下降,适宜的m(PUA)/m(EP)为15/85。     

不同改性方法对竹纤维增强环氧树脂复合材料性能的影响

采用碱/硅烷偶联剂(KH550)和碱/KH550/二苯甲基二异氰酸酯(MDI)对竹纤维进行表面改性,并制备了环氧树脂/竹纤维复合材料,研究了两种表面改性方法对复合材料的力学性能及热稳定性的影响。结果表明,竹纤维经改性后,复合材料的拉伸强度显著提升,两种改性方法制备的复合材料在拉伸强度上无较大区别,但与碱/KH550改性竹纤维增强复合材料相比,碱/KH550/MDI改性可使复合材料的拉伸弹性模量提高16%,冲击强度提高13.5%;微观结构观察发现,碱/KH550/MDI改性竹纤维与环氧树脂之间相容性更好;热重测试结果表明改性后的复合材料的热稳定性更好,两种改性方法制备的复合材料起始降解温度相同,比未改性复合材料提高121℃。     

玻璃纤维浸润剂的制备与性能

通过玻璃纤维浸润剂的制备,采用浸润剂中的硅烷偶联剂(KH550)进行接枝改性,并对二氧化硅进行接枝改性,探讨了制备浸润剂乳液的工艺条件等。分析了硅烷偶联剂的改性效果,制成的浸润剂乳液的性能,还分析了制备的浸润剂涂覆到玻璃纤维表面后得到的玻璃纤维的力学性能等。FT-IR测试结果表明,烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯环氧基醚(AEPH)已接枝到硅烷偶联剂上,硅烷偶联剂(KH550)接枝到二氧化硅上。接触角测试结果表明,二氧化硅的疏水性得到了明显改善。将改性后的硅烷偶联剂和二氧化硅加入到双酚A环氧乙烯基树脂为主成膜剂的乳液中,通过对乳液进行粒径、表面张力测试,结果表明:制备的乳液达到预期的要求。将乳液涂覆到玻璃纤维后,扫描电镜结果表明:浸润剂涂覆到了玻璃纤维表面上,且含1%改性硅烷偶联剂浸润剂比含0. 5%改性硅烷偶联剂浸润剂的涂覆厚度大。力学性能结果表明,浸润剂涂覆后,玻璃纤维的拉伸强度明显提高。     

短切玻璃纤维/丁腈橡胶复合材料的耐磨性能

先用硅烷偶联剂KH 550对短切玻璃纤维表面进行有机改性,然后通过机械共混法制备了短切玻璃纤维/丁腈橡胶复合材料,研究了短切玻璃纤维的用量和长度对复合材料耐磨性能及力学性能的影响,并用扫描电子显微镜观察了复合材料的磨损表面。结果表明,短切玻璃纤维在丁腈橡胶基质中的最佳添加质量为15份,长度以6 mm为宜,在此条件下所制备复合材料的耐磨性能及综合力学性能最好,磨损表面最为平整、光滑。     

纤维增强型二氧化硅气凝胶复合材料常压制备及表征

采用溶胶-凝胶法分别制备了木质素纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、玻璃纤维、聚丙烯腈纤维等5种纤维增强型二氧化硅气凝胶复合材料,并对其进行了表征。结果表明：聚丙烯腈纤维增强二氧化硅气凝胶复合材料的收缩率最小（仅为9%）,且比表面积最大（为583 m2/g）;玻璃纤维增强二氧化硅气凝胶复合材料的块体光滑度最好;聚丙烯纤维增强二氧化硅气凝胶复合材料的透明度最高。纤维本身材质的差别导致了其与凝胶粒子的结合程度有所差异,因而对复合材料块体的透明度、比表面积、收缩率产生影响,而5种纤维增强二氧化硅气凝胶复合材料的疏水性能均非常良好。     

改性多孔氧化硅材料的差热性能分析

采用溶胶凝胶+超临界干燥法制备了纳米氧化硅气凝胶块体,用KH550和氟硅烷对其进行了表面改性,利用DTA分析了两种改性剂对多孔氧化硅的接枝特性.结果表明,KH550与氟硅烷相比,可与气凝胶表面接枝反应良好,降低表面羟基含量以及对空气中水分的吸附,从而在超临界干燥之后形成结构强度最高的块体.     

铝粉的表面有机化改性及其对环氧基复合材料介电性能的影响

通过溶胶-凝胶法制备了铝粉（Al）的二氧化硅（SiO2）包覆粒子SiO2@Al,并用硅烷偶联剂KH550进行有机化改性得到SiO2@Al-KH550。通过FT-IT表征其包覆与处理效果,通过缓蚀效率实验与静态水接触角实验验证其耐腐性与疏水性,以及SEM测试分析其微观结构。利用浇注法制备SiO2@Al-KH550/环氧树脂复合材料,介电性能测试表明当SiO2@Al- KH550含量为35%wt时,介电常数达到30,为纯环氧树脂的6倍,介电损耗0.065,为制备金属粒子/环氧树脂介电复合材料提供了新的思路。     

高绝缘性导热低密度聚乙烯复合材料的制备与性能研究

使用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对硅微粉(SiO_2)进行表面改性得到改性硅微粉(mSiO_2),以聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PE-g-GMA)为相容剂,以SiO_2或mSiO_2为导热填料,低密度聚乙烯(LDPE)为基体,制备了高绝缘性导热低密度聚乙烯复合材料。对导热填料进行结构分析,对复合材料的微观形貌、绝缘性能、导热性能、力学性能等进行分析。结果表明,KH550已经成功接到了硅微粉表面,相容剂添加量在3%时,mSiO_2/LDPE复合材料的电气强度为35.1 kV/mm,体积电阻率为3.63×10~(15)Ω·cm,导热系数为0.72 W/(m·K),拉伸强度为15.2 MPa。     

PEK-CN/SiC复合材料的制备及热学性能

以酚酞聚芳醚腈酮(PEK-CN)为基体、碳化硅(SiC)为导热填料，用硅烷偶联剂(KH550,KH560及KH570)对SiC进行表面改性，通过静电纺丝技术和高温模压法制备了PEK-CN/SiC复合材料，研究了SiC含量和不同偶联剂改性SiC对PEK-CN/SiC薄膜的微观形貌、PEK-CN/SiC复合材料的导热性能和热稳定性的影响。结果表明：偶联剂改性SiC后以及随着SiC含量的增加，PEK-CN/SiC复合材料的导热性能与热稳定性均有所改善。当经KH560表面改性的SiC质量分数为25%时，复合材料的导热系数最大，达到了0.586 W/(m·K),比PEK-CN导热系数提高了133.5%,玻璃化转变温度、失重5%及30%时的温度较PEK-CN分别提升了3.79,0.37,225.76℃。     

玻璃纤维增强PA6的偶联剂种类优选

采用同一处理条件,分别应用KH550、KH560、KH570、KH792、DL602五种不同种类的偶联剂对玻璃纤维进行处理,与PA6共混制备了玻璃纤维增强尼龙6复合材料(PA6/GF)。考察了偶联剂种类对复合材料力学性能的影响。结果表明,硅烷偶联剂可以附着在玻璃纤维表面,偶联剂处理液种类对处理效果有影响。不同型号的硅烷偶联剂处理后的玻璃纤维制备的复合材料的性能不同,在考察的五种偶联剂中,经过KH550处理的复合材料弹性模量和断裂强度最大。硅烷处理液种类对复合材料的冲击强度影响不大。     

PVC/富铁污泥复合材料的制备

以富铁污泥(FeS)为原料,用硅烷偶联剂KH550对其表面改性制得改性富铁污泥(KH550-FeS),再将其填充到聚氯乙烯(PVC)中制备PVC/KH550-FeS复合材料。研究了KH550-FeS及轻质CaCO_3填充量对PVC拉伸性能、耐热性能及流变行为的影响。结果表明:与轻质CaCO_3相比,添加KH550-FeS的复合材料的增强效果更优,耐热性能更好;KH550-FeS作为填料加入到PVC中能显著增加复合材料熔体的储能模量和复数黏度。     

KH550改性纳米ZnO/TPU复合材料制备及性能研究

利用水热法制备纳米氧化锌(ZnO),并采用硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对其进行改性,进而采用溶胶-凝胶法合成了改性ZnO/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、接触角测量仪、旋转流变仪和稀释涂布平板法等研究了改性纳米ZnO/TPU复合材料的微观结构、流变性能和抗菌性能。结果表明,纳米ZnO可以相对均匀地分散在TPU中,KH550的加入改善了纳米ZnO在TPU中的分散性,并减小了纳米ZnO的平均直径;纳米ZnO/TPU和KH550改性ZnO/TPU对大肠杆菌的抗菌率可达到93.16%和95.26%,且经改性后,TPU的接触角由原来的60.60°,分别增加到73.62°和79.82°,表现出良好的抗菌性能抗黏附性能,且经KH550改性后抗菌性能更好。纳米ZnO及其KH550改性材料的加入降低了TPU复合材料的黏度,且后者更优,有利于改善材料的成型加工性能。     

玻璃纤维增韧SiO_2气凝胶复合材料的制备及隔热性能

采用蓬松处理后的玻璃纤维薄层为增强相,通过溶胶-凝胶法常压干燥条件下制备疏水性的SiO_2气凝胶复合隔热材料。研究了水与硅的摩尔比和玻璃纤维添加量对复合材料导热性能的影响。结果表明:前驱体液中水与硅的摩尔比为3:1时,复合材料中SiO_2气凝胶平均纳米孔径为8.160 nm,材料的密度为0.142 g/cm~3,孔隙率为88.03%,导热系数低达0.023 2 W/(m·K)。随着样品中纤维薄层含量的增加,复合材料的导热系数近似线性增长。考虑材料的成型条件,最优的纤维添加量为16%,材料的抗弯强度为0.533 MPa,抗压强度为29.59 kPa(25%形变)。与传统玻璃纤维增韧气凝胶复合材料相比,新材料的纤维添加量降低,材料密度更小(0.13~0.16 g/cm~3),导热更低(0.023~0.027 W/(m·K))。     

硅烷偶联剂对PP/GNPs复合材料性能的影响

采用硅烷偶联剂KH550,KH560和KH570对石墨烯(GNPs)进行表面改性,通过预混、熔融共混、挤出制备了聚丙烯(PP)/改性GNPs复合材料,研究了3种硅烷偶联剂对PP/GNPs复合材料性能的影响.结果表明:与PP/GNPs相比,PP/改性GNPs复合材料的力学性能明显提升,KH560改性PP/GNPs复合材料...     

硅烷偶联剂对高密度聚乙烯/甜高粱渣复合材料性能的增强机制

采用硅烷偶联剂KH550改性处理甜高粱渣(SSS),制备高密度聚乙烯/改性甜高粱渣(HDPE/SSS)复合材料。研究KH550质量分数对SSS表面官能团及微观形貌的影响,并对HDPE/SSS复合材料的微观形貌、静态力学性能、蠕变行为、应力松弛行为及表面亲/疏水性进行系统的探究。结果表明:随着KH550质量分数的增加,复合材料的静态力学强度(拉伸、弯曲和冲击)均呈现先上升后下降的趋势;KH550有效提高复合材料的热稳定性、抗蠕变性能和抗应力松弛性能;复合材料的表面疏水性随KH550用量的增加而增强。当KH550质量分数为3%时,复合材料的界面结合情况较好,其静态力学强度、抗蠕变性能和抗应力松弛最佳。