改性EP/S–GF单向复合材料缠绕成型工艺及性能

以4,4’-二氨基二苯甲烷、苯酚和甲醛为原料合成二胺型苯并恶嗪(MDA–BOZ),并用其改性环氧树脂(EP)。采用湿法缠绕成型方法制备单向高强玻璃纤维(S–GF)增强改性EP基复合材料。用T–β外推法和凝胶化时间法确定了复合材料的成型工艺,并测试了其在室温和高温下的拉伸强度、弯曲强度、层间剪切强度等力学性能。与EP/4,4’–二氨基二苯砜(DDS)/S–GF复合材料相比,EP/MDA–BOZ/DDS/S–GF复合材料综合力学性能有较大提高。EP/MDA–BOZ/DDS/S–GF复合材料室温弯曲强度达1 428.3 MPa,层间剪切强度达79.92 MPa,纵向拉伸强度1 134.1 MPa,拉伸弹性模量为40.15 GPa。复合材料在100℃时,弯曲强度保持率为78.95%,层间剪切强度保持率为81.06%。扫描电子显微镜分析发现,改性树脂与玻璃纤维界面粘结性较好。     

EP/BMI树脂基碳纤维复合材料的制备与性能表征

以环氧树脂(EP)、双马来酰亚胺(BMI)、4,4’-二氨基二苯砜(DDS)和短切碳纤维(SCF)等为主要原料制备了EP/BMI/DDS/SCF复合材料,并研究了SCF添加量对复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明,当SCF添加量为0.25 %(质量分数,下同)时,EP/BMI/DDS/SCF复合材料的力学性能提高最大,其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度比未添加SCF时的EP/BMI/DDS复合材料分别提高了48.52 %、32.15 %、25.77 %以及150.91 %;此外,SCF的加入有助于提高复合材料的热性能。     

环氧树脂/纳米SiO_2复合材料的制备

制备了环氧树脂(EP)/纳米SiO2复合材料,研究了纳米SiO2用量对复合材料结构和力学性能的影响,采用扫描电子显微镜观察了复合材料的断面形貌,分析了纳米SiO2的增韧机理。添加适量的纳米SiO2可显著提高EP的力学性能,添加6 phr纳米SiO2时,EP/纳米SiO2复合材料的力学性能最佳,拉伸剪切强度、弯曲强度、悬臂梁缺口冲击强度分别为13.8 MPa,86.1 MPa,11.6 kJ/m2;适量的纳米SiO2能改善EP的内部结构,具有明显的增韧补强作用。     

EP/POSS/SiO2纳米复合材料性能研究

以自制的两种不同黏度的环氧基倍半硅氧烷(POSS)为改性剂,对双酚A型环氧树脂(EP)/4,4’–二氨基二苯砜(DDS)进行改性,制备EP/POSS杂化材料。再以纳米SiO2为填料制备了EP/POSS/SiO2纳米复合材料。结果表明,与EP相比,杂化材料和纳米复合材料的弯曲强度和弯曲弹性模量都有所提高,其中纳米复合材料(分别添加低黏度和高黏度的POSS)的弯曲弹性模量分别提高了15.03%和9.44%,添加高黏度的POSS和纳米SiO2后其杂化材料和纳米复合材料体系的弯曲强度均有所提高,杂化材料和纳米复合材料的最大分解温度和在高温时的热残留量都有所提高。     

纳米炭黑/环氧树脂复合材料的研究

利用填充混合法,选用不同添加量的纳米炭黑N220制备了炭黑(CB)/环氧树脂(EP)复合材料。利用X射线衍射(XRay)、透射电镜(TEM),研究了N220炭黑在环氧树脂复合材料中的分散状态;利用扫描电镜(SEM)对N220/EP复合材料的拉伸断口的形貌进行了观察。结果表明,N220炭黑通过偶联剂(KH550)的作用,可与环氧树脂形成良好的界面;N220炭黑在环氧树脂中主要以炭黑粒子以及聚集体的形态均匀分散,并有可能与环氧树脂固化时形成剥离结构;N220炭黑的加入,使材料的力学性能和耐热性均有很大的提高,材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度和弯曲强度在N220的加入量为2%时均达到极大值82MPa、3%、20kJ/m2、107MPa,与纯环氧树脂相比,分别提高了32.3%、39.6%、88.7%、10.3%。     

GNS/BOZ/EP复合材料的合成及性能研究

采用氧化-还原法制备了石墨烯纳米片(GNS);然后将GNS加入到苯并噁嗪(BOZ)/环氧树脂(EP)体系中,制成了GNS/BOZ/EP复合材料。采用红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)法等对所得GNS的结构进行了表征和分析,同时研究了复合材料的力学性能和耐热性。研究结果表明:GNS能提高BOZ/EP体系的力学性能和耐热性;当w(GNS)=0.2%(相对于复合材料总质量而言)时,GNS/BOZ/EP体系的综合性能相对最优,其冲击强度(14.2 k J/m2)比BOZ/EP体系提高了14.5%左右,弯曲强度达到了139 MPa,最初热分解温度和最大热分解温度(分别为299.7、353.4℃)均有所提高。     

蒙脱土改性环氧树脂及其复合材料性能研究

以蒙脱土(MMT)作为EP(环氧树脂)的改性剂制备EP/MMT纳米复合材料。考察了MMT含量对EP/MMT体系的凝胶时间、黏度和力学性能等影响。结果表明:MMT的加入明显缩短了EP体系的凝胶时间,并显著缩短了EP体系达到高黏度的时间;当w(MMT)=4%时,EP/MMT纳米复合材料的力学性能相对最好,其浇铸体的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为85 MPa、140 MPa和35 kJ/m2,其复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别为160 MPa和200 MPa。     

超支化聚合物接枝纳米TiO_2/环氧树脂复合材料的制备与表征

利用偶联剂KH-550和超支化聚(胺-酯)(HBP)对纳米TiO2进行改性,并制备了纳米TiO2/环氧树脂(EP)复合材料。对复合材料的结构、力学性能、加工性能以及热性能进行了研究。研究结果表明,HBP接枝改性纳米TiO2(TiO2-g-HBP)的引入可明显提高复合材料的力学性能、热性能及加工性能;当w(TiO2-g-HBP)=1%时,复合材料的力学性能最好,其冲击强度和弯曲强度比纯EP分别提高了135.51%和22.98%;扫描电镜(SEM)结果显示,TiO2-g-HBP/EP复合材料由脆性断裂转变为韧性断裂。     

纳米TiO_2改性炭纤维/环氧树脂复合材料性能研究

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)仪和NOL环等方法,对纳米TiO2在环氧树脂(EP)体系中的分散效果、炭纤维表面状态及复合材料性能等进行了系统研究。结果表明:采用高速剪切与超声波复合分散工艺,可以将纳米TiO2均匀分散在EP体系中;当w(纳米TiO2)=2%～3%时,纳米TiO2/EP浇铸体的最大拉伸强度为112 MPa、最大弯曲强度为175 MPa和最大Tg为141.9℃;纳米TiO2可以有效改善炭纤维与EP基体间的界面结合力,形成较理想的界面相,制成的复合材料具有优异的力学性能,其拉伸强度、拉伸模量和剪切强度分别为2.15 GPa、117 GPa和49.9 MPa。     

EP/AlN/MWCNTs导热复合材料性能研究

采用硅烷偶联剂KH–550对氮化铝(Al N)颗粒进行表面处理,对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行氧化处理。通过溶剂和超声分散法,分别制备了环氧树脂(EP)/Al N,EP/MWCNTs及EP/Al N/MWCNTs复合材料,用万能试验机测试了复合材料的冲击强度与弯曲强度,用热导率测定仪测试了其热导率,用扫描电子显微镜和透射电子显微镜测试了其微观结构。结果表明,Al N,MWCNTs在EP基体中分散均匀;单独或同时加入填料Al N和MWCNTs均能够提高EP复合材料的力学性能和导热性能。随着Al N,MWCNTs含量的增加,EP/Al N,EP/MWCNTs及EP/Al N/MWCNTs复合材料的冲击强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,而热导率呈现逐渐增大的趋势;EP/Al N/MWCNTs复合材料的热导率明显高于相同份数Al N的EP/Al N复合材料的热导率。当MWCNTs含量为1.5份、Al N含量为40份时,EP/Al N/MWCNTs复合材料的综合性能最优异,冲击强度为22.118 k J/m2,弯曲强度为124.40 MPa,热导率达到0.434 W/(m·K)。     

纳米Al_2O_3对含磷环氧树脂体系的性能影响

研究了以纳米Al_2O_3作为协同阻燃剂,对EP/DOPO和EP/HPCTP树脂固化物阻燃性能的影响。通过热重分析测试(TGA)、动态热机械分析测试(DMA)、氧指数测定(LOI)及垂直燃烧测试(UL-94)重点探讨了树脂固化物的耐热及阻燃性能。测试结果表明,含磷阻燃剂有助于提高环氧树脂固化物的阻燃性能,但会降低其玻璃化转变温度(Tg)。随着纳米Al_2O_3的加入,残炭率(800℃)、极限氧指数(LOI)得到进一步的提高,并且能够在一定程度上提升树脂固化物的玻璃化转变温度(Tg)和初始热裂解温度(T5%)。     

改性碳纳米管增强环氧树脂力学性能研究进展

具有低密度、高强度和高模量等优异力学性能的碳纳米管(CNTs)是环氧树脂(EP)基体的理想增强材料,然而CNTs在EP基体中分散性较差,并且其与EP之间难以形成有效的结合界面,这成为制约CNTs/EP复合材料力学性能进一步增强的关键因素,对CNTs进行官能化改性则是解决上述问题的有效途径之一。从增强EP力学性能方面介绍了CNTs的羧基化、胺基化和硅烷化等官能团化改性方法的研究应用进展,总结了其改性机理,结合该领域研究中的一些不足以及实际应用的需求,指出了进一步的研究方向。     

液体橡胶／环氧树脂复合材料的制备与性能研究

用端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶与环氧树脂制得端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶与环氧树脂反应物（ETPB）。在ETPB中加入纳米Al2O3,并选择适宜的固化剂固化,制得ETPB／Al2O3复合材料。测试了ETPB和ETPB／Al2O3复合材料于石英砂-水介质中的冲蚀磨损性能,并用扫描电子显微镜（SEM）对材料磨损表面进行了观察。结果表明,ETPB和ETPB／Al2O3复合材料在不同线速度下,随着线速度的增加冲蚀磨损率也随着增加。     

Ni-Al_2O_3复合镀层制备及其在棘轮轴轴颈的应用

采用电沉积方法在棘轮轴轴颈镀覆Ni-Al_2O_3复合镀层,以期提高其耐磨性能。选用平板形阴极先进行理论性研究,分析了镀液中纳米Al_2O_3颗粒浓度对Ni-Al_2O_3复合镀层形貌及耐磨性能的影响。结果表明,随着镀液中纳米Al_2O_3颗粒浓度由5 g/L增加至20 g/L,Ni-Al_2O_3复合镀层的磨损量逐渐降低;当镀液中纳米Al_2O_3颗粒浓度为20 g/L时,Ni-Al_2O_3复合镀层中Al_2O_3的质量分数最高,达到4.56%,磨损量最低,约为3.93 mg。Ni-Al_2O_3复合镀层改善了棘轮轴轴颈的表面形貌,降低了棘轮轴轴颈的摩擦系数,可作为减摩耐磨层,有效提高棘轮轴轴颈的耐磨性能。     

PTFE/Al2O3纳米复合材料的摩擦磨损性能研究

利用MM—200型摩擦磨损试验机研究了PTFE／Al2O3纳米复合材料的摩擦磨损性能，并采用扫描电子显微镜观察、分析了试样磨屑形状及磨损机理。结果表明，经表面处理的纳米Al2O3能明显提高PTFE的耐磨损性并改变其磨屑形成机理；当表面处理纳米Al2O3含量为3％时，PTFE纳米复合材料的磨损量最小，但在试验范围内，表面处理纳米Al2O3含量变化对PTFE纳米复合材料的耐磨损性影响不大，而PTFE纳米复合材料的摩擦系数则随表面处理纳米Al2O3含量增加而略有增大，导致PTFE磨损的机理主要是粘着磨损。     

水润滑下纳米三氧化二铝/端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶-环氧树脂复合材料的摩擦性能

研究了纳米Al2O3/端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶-环氧树脂(ETPB)复合材料在水润滑条件下的摩擦性能,并用扫描电子显微镜表征了复合材料的磨损表面形貌,探讨了磨损机理。结果表明,在水润滑条件下,纳米Al2O3/ETPB复合材料的磨损率和摩擦系数低于ETPB;载荷和滑动速率的变化对纳米Al2O3/ETPB复合材料的磨损率、摩擦系数及磨损表面形貌影响不大,复合材料的磨损表面均未产生裂纹;ETPB的磨损机理为疲劳磨损,纳米AlO/ETPB复合材料的磨损机理为机械抛光磨损。     

MC尼龙/纳米Al2O3复合材料力学性能的研究

采用原位聚合技术制备了纳米Al2O3增强单体浇铸(MC)尼龙复合材料,用扫描电子显微镜观察其断口形貌纳米粒子分布状况,并测试、分析了纳米Al2O3含量对对材料力学性能的影响。结果表明，采用原位聚合技术可获得的纳米粒子分布均匀、综合性能优良的纳米复合材料，当纳米Al2O3质量分数的4%时，MC尼龙/纳米Al2O3复合材料的拉伸强度、冲击强度和弯曲强度均达到最大值，分别比纯MC尼龙提高了19%、33%和11%。     

环氧树脂灌封胶增韧研究

研究了橡胶、纳米填料对环氧树脂灌封胶的增韧作用。通过加入端羟基丁腈橡胶(HTBN)、聚硫橡胶、纳米氧化铝等,使灌封胶冲击、压缩强度得到了较大提高。     

纳米Al(OH)3/PP复合材料性能与结构研究

采用双螺杆造粒,单螺杆挤出制样的方法制备了纳米Al(OH)3/PP复合材料。通过TEM及力学性能测试研究了复合材料的力学性能和Al(OH)3的分散状况。在纳米Al(OH)3/PP复合体系中,纳米Al(OH)3的加入,不但提高了复合材料的冲击强度,而且显著提高了复合材料的弯曲弹性模量。纳米Al(OH)3的增韧机理在于纳米Al(OH)3作为应力集中点诱发大量银纹,吸收大量的冲击能量。     

(Ni-P)-纳米Al2O3-PTFE化学复合镀层的性能研究

在化学镀Ni-P合金镀液中添加纳米Al2O3及PTFE获得(Ni-P)-Al2O3-PTFE复合镀层.研究了纳米Al2O3及PTFE对镀层硬度、磨损及减摩性能的影响.结果表明:纳米Al2O3及PTFE的加入能提高Ni-P合金镀层的硬度、耐磨及减摩性.