溶液共混法制备碳纳米管/尼龙66复合材料及其性能

采用溶液共混法, 将不同质量分数的羧基化多壁碳纳米管(CMWNTs) 加入聚己二酸己二胺(PA66) 中, 制得CMWNTs/PA66复合材料, 对复合材料的结晶及热性能进行了分析。结果表明: 加入CM2WNTs后, CMWNTs/PA66复合材料的熔点随着CMWNTs含量的增大基本不变, 但是结晶度略有增大, 结晶温度逐渐升高; CMWNTs对PA66结晶的晶型没有影响, 偏光显微镜观测发现添加CMWNTs使晶粒尺寸减小, 碳纳米管的异相成核剂作用明显。CMWNTs与PA66分子链之间主要是范德华力和氢键作用, 未能证实两者之间存在化学键。添加 CMWNTs使复合材料的开始分解温度和最大分解温度略有升高。碳纳米管对分解过程中产生的自由基的强烈吸附作用延缓了分解速率。      

PA66短纤维用于提高聚甲基乙撑碳酸酯力学与热学性能的研究

聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)分子间作用力较低、力学和热学性能较差,通过双螺杆挤出制备PPC/PA66短纤维复合材料,促进PA66短纤维与PPC形成氢键作用力,有利于提高PPC材料的综合性能。红外光谱分析结果表明PA66短纤维的羰基与PPC分子链中的羟基之间形成了氢键,PA66短纤维的引入提高了PPC的力学性能和热学性能。当短纤维含量为20%(质量分数)时,复合材料的缺口冲击强度提高了315.8%,初始分解温度和玻璃化温度分别提高了32.2和3.8℃。当短纤维含量继续增加至30%(质量分数)时,由于高含量的纤维之间容易发生团聚,导致复合材料的力学性能略有下降。PPC力学和热学性能的显著提高,主要原因是氢键作用力的形成和PA66短纤维受力后发生的拉丝形变所引起。     

CaCl_2/E51/尼龙6复合材料的制备与性能

通过熔融共混法制备了不同CaCl2质量分数的CaCl2/环氧树脂(E51)/尼龙6(PA6)复合材料,利用DSC、流变仪、FTIR和电子拉伸机等研究了不同CaCl2质量分数下CaCl2/E51/PA6复合材料结晶行为及其力学性能,并研究了其受限机制。力学性能结果表明,随着CaCl2质量分数的增加,CaCl2/E51/PA6复合材料拉伸强度呈现出先增大后减小的趋势,当CaCl2质量分数为3%时,复合材料拉伸强度达到最大值82.67 MPa,是纯PA6的拉伸强度(60.5 MPa)的1.366倍,而结晶行为结果表明,增加CaCl2的质量分数,CaCl2/E51/PA6复合材料的成核温度、晶体生长温度、熔融温度及玻璃化转变温度均向低温方向移动,成核密度和成核速率也逐渐减小,结晶能力下降,结晶度由原来25.22%变为9.90%。     

功能化碳纳米管的制备及功能化碳纳米管/尼龙6复合纤维

采用多聚磷酸(PPA)/P₂O₅弱酸体系, 通过傅克反应(Friedel-Crafts reaction)对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行功能化改性, 加入己内酰胺后采用原位聚合法制备功能化碳纳米管(F-MWCNTs)/尼龙6(PA6)复合材料, 并熔融纺丝制备复合纤维。通过TEM、TG、DSC、SEM及力学性能测试对复合纤维进行表征。结果表明: 在MWCNTs表面成功地接枝了氨基, F-MWCNTs均匀地分散在PA6基体中, 没有发生团聚现象, 并且与基体具有很好的界面作用; F-MWCNTs的加入, 对复合纤维的熔融温度和结晶度影响不大, 结晶温度有所提高, 并明显提高了复合纤维的热稳定性; 随着F-MWCNTs的加入, 复合纤维的拉伸断裂强度和杨氏模量增加, 当F-MWCNTs质量分数为0.5%时, 拉伸断裂强度和杨氏模量达到最大, 比纯PA6纤维分别提高了45%和208%。     

石墨烯/聚酰胺6纤维的混合熔融纺丝工艺及性能

采用溶液混合冷冻干燥法制备了质量分数0.004%的石墨烯/聚酰胺6(PA6)粒料,再用2种工艺制备石墨烯/PA6纤维——石墨烯/PA6粒料直接熔融纺丝;石墨烯/PA6粒料加入双螺杆挤出机熔融混合、挤出、造粒、熔融纺丝。用万能试验机测试了纤维的拉伸性能;用差示扫描量热分析测试了纤维的熔融行为并计算了结晶度;用扫描电镜(SEM)观察了石墨烯/PA6纤维的微观形态。研究结果表明,微量石墨烯的加入能够显著改善PA6纤维的拉伸性能,制备的石墨烯/PA6纤维的拉伸强度和拉伸模量分别可达到270 MPa和9.4GPa;工艺一制备的石墨烯/PA6纤维的热力学性能优于工艺二;较高的熔融纺丝温度可提高纤维的拉伸强度、拉伸模量、熔点和结晶度;SEM分析表明,石墨烯较均匀地分散在PA6基体中,纤维表面均匀,无明显瑕疵。     

BN/PA66导热复合材料制备与研究

采用熔融挤出法制备了BN/PA66导热复合材料,通过导热性能测试、力学性能测试、耐热性能测试和DSC等方法研究了BN含量对BN/PA66复合材料的导热性能、力学性能、耐热性能和结晶性能等的影响。结果表明:在实验范围内,当BN体积分数达到24.8%时,BN/PA66复合材料导热系数λ为0.751W/(m.K),约为纯PA66的2.2倍。随BN含量增加,BN/PA66复合材料刚性增加,其热形变温度大幅度提高。     

聚乙烯醇纤维增强聚乳酸复合材料的制备及性能研究

以聚乳酸(PLA)和高强高模聚乙烯醇(PVA)纤维为原料，通过熔融共混热压成型工艺制备了不同PVA纤维含量的PLA/PVA复合材料，研究了复合材料的相形态、玻璃化转变、结晶和熔融行为以及力学性能。结果表明：低含量的PVA纤维能均匀地分散在PLA基体中，当纤维质量分数达到20%时，纤维发生团聚。差示扫描量热仪测试结果表明PVA纤维在PLA结晶过程中起到了成核作用。随PVA纤维含量增加，PLA的结晶度增加。此外，动态力学行为表明PVA纤维含量的增加有助于提高复合材料储能模量和刚性。复合材料的拉伸和弯曲模量随PVA纤维含量的增加而增加，当PVA纤维质量分数为20%时，拉伸和弯曲模量达到最大，与纯PLA相比，复合材料的拉伸和弯曲模量分别提高了43.5%和38.6%。但是，PVA纤维的加入并没有使复合材料的拉伸和弯曲强度得到较大改善。     

造纸白泥添加量对竹质纤维/高密度聚乙烯复合材料力学性能的影响

以造纸剩余物白泥为填料,马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)为相容剂,采用挤出成型工艺将竹质纤维和高密度聚乙烯(HDPE)进行熔融复合制备竹质纤维/HDPE复合材料。利用万能力学试验机、冲击试验机、扫描电镜及动态力学分析仪,研究了白泥质量分数对复合材料力学性能的影响,并应用分形理论对拉伸强度与断口分形维数之间的关系进行了研究。结果表明,复合材料的冲击强度随着白泥的质量分数增加明显降低,当白泥质量分数为18%时,其弯曲和拉伸性能较好,复合材料拉伸强度与分形维数呈近似指数函数关系;白泥质量分数对复合材料的损耗因子无明显影响,玻璃化转变温度以前,白泥质量分数对复合材料储存模量、损耗模量影响显著,玻璃化转变温度之后对复合材料无明显影响。     

石墨烯/聚酰胺6纤维的混合熔融纺丝工艺及性能EI北大核心CSCD

采用溶液混合冷冻干燥法制备了质量分数0.004%的石墨烯/聚酰胺6(PA6)粒料,再用2种工艺制备石墨烯/PA6纤维——石墨烯/PA6粒料直接熔融纺丝;石墨烯/PA6粒料加入双螺杆挤出机熔融混合、挤出、造粒、熔融纺丝。用万能试验机测试了纤维的拉伸性能;用差示扫描量热分析测试了纤维的熔融行为并计算了结晶度;用扫描电镜(SEM)观察了石墨烯/PA6纤维的微观形态。研究结果表明,微量石墨烯的加入能够显著改善PA6纤维的拉伸性能,制备的石墨烯/PA6纤维的拉伸强度和拉伸模量分别可达到270 MPa和9.4GPa;工艺一制备的石墨烯/PA6纤维的热力学性能优于工艺二;较高的熔融纺丝温度可提高纤维的拉伸强度、拉伸模量、熔点和结晶度;SEM分析表明,石墨烯较均匀地分散在PA6基体中,纤维表面均匀,无明显瑕疵。     

熔融共混法制备PA66/碳纳米管复合纤维的结构与性能

采用熔融共混法,在聚己二酸已二胺(PA66)中分别加入不同质量百分含量的羧基化碳纳米管(MWNTs-COOH),制成PA66/MWNTs复合纤维.采用差示扫描量热分析(DSC)和热重分析(TG)对复合纤维的结晶及热学性能进行了分析,用场发射扫描电镜(FESEM)对其表面形貌进行了表征.结果表明,加入了MWNTs-COOH以后,PA66/MWNTs复合纤维的熔点随着MWNTs-COOH含量的变化基本不变,但是结晶度逐渐降低,结晶温度逐渐升高;同时使得复合纤维的开始分解温度和最大分解温度略有升高.MWNTs-COOH在PA66/MWNTs复合纤维中分布均匀,且沿着纤维的轴向呈束状分布.     

Modeling,processing, and characterization of exfoliated graphite nanoplatelet-nylon 6 composite fibers

We present theoretical and experimental studies on the effects of platelet-like filler orientation on the mechanical properties of melt-spun exfoliated graphite nanoplatelet(xGnP)-nylon 6(PA6) composite fibers. In numerical studies, the Mori–Tanaka micromechanics model was employed to formulate analytical models to predict the mechanical properties of xGnP-PA6 composite fibers with varying xGnP orientations in a three-dimensional spatial domain. Simulation results showed that the predicted properties of xGnP-PA6 composite fibers were highly affected by xGnP orientation and were correlated with the measured properties of composite fibers treated with varying draw ratios. The tensile moduli of composite fibers at varying xGnP contents showed significant improvements, which is attributed to the drawing-induced alignment of PA6 molecular chains as well as the alignment of xGnPs. Both as-received and acid-treated xGnPs were incorporated in PA6, and mechanical test results suggested that acid-treated xGnPs provide stronger interfacial bonding with PA6.     

石墨改性尼龙66复合材料的摩擦磨损性能研究

采用共混改性手段制备尼龙66/石墨共混物,测定了其摩擦磨损性能及力学性能,并利用扫描电子显微镜观察和分析材料磨损表面形貌.结果表明:当石墨含量分别在8%,3%,10%时,石墨/尼龙66共混材料的耐磨性能、拉伸性能和冲击性能最好.     

Polyamide 66/organoclay nanocomposite fibers prepared by electrospinning

PA66/organoclay nanocomposite fibers have been prepared by electrospinning melt pre-compounded PA66/organoclay nanocomposites in hexafluoroisopropanol. The influences of solution concentration and organoclay loading on the morphology of the electrospun fibers have been studied by scanning electron microscopy. The dispersion of organoclay in PA66 fibers has been characterized by X-ray diffraction and transmission electron microscopy, showing that partial exfoliation and partial intercalation state of organoclay can be obtained when organoclay content is as high as 7.5 wt%. Organoclay platelets are oriented parallel to the axial direction of the fibers. The influences of organoclay loading on the crystallization behavior of PA66 and mechanical properties of the electrospun fiber mats have been investigated. Only α crystals of PA66 were observed in the fibers regardless of organoclay loading. Organoclay shows strong reinforcing effect, leading to a significant increase in tensile modulus.     

尼龙66纤维混杂刚玉砂对复合纤维型壳性能的影响

为了解决硅溶胶型壳在搬运、脱蜡过程中易开裂的难题,在撒砂材料中混杂尼龙66(PA66)纤维作为常温增强材料和成孔剂,制备不同PA66纤维质量分数的型壳。探究PA66纤维质量分数对型壳抗弯强度、透气性和气孔率的影响规律,并分析PA66纤维对型壳性能的影响机制。研究表明, PA66纤维大幅度提高了型壳的常温抗弯强度和透气性。随着PA66纤维质量分数的增加,型壳的常温抗弯强度和透气性均增大,焙烧后抗弯强度先增大后减小。当PA66纤维质量分数为0.75wt%时,综合性能达到最佳,焙烧后抗弯强度达7.94 MPa,与未混杂纤维的试样相差不大,但其常温抗弯强度达到4.80 MPa,比未混杂纤维的试样提高了32.21%,透气性和气孔率也增加至4.2和22.77%,比未混杂纤维的试样分别提高了90.91%和13.35%。     

纳米SiC/PA66复合材料的研究

采用SiC填充PA66制备出纳米SiC/PA66复合材料。讨论了纳米SiC对PA66耐磨损性能的影响 ,结果表明 :当纳米SiC含量分别在 1 0 %、3%时 ,纳米SiC/PA66复合材料的冲击性能和耐腐蚀性能以及拉伸性能最好 ;并通过扫描电镜对PA66和纳米SiC/PA66的结构进行表征     

抗静电增强尼龙66研制

以阴离子和非离子型抗静电剂组成复合抗静电体系，用玻璃纤维为增强剂，研制成具有良好抗静电和机械性能优良的尼龙66；介绍了抗静电复合体系及玻璃纤维含量对抗静电增强尼龙性能的影响。     

酰胺链硅烷界面结合剂对尼龙66/玻纤复合材料性能的影响

采用熔融挤出共混制备了尼龙66(PA66)/玻璃纤维(GF)复合材料,比较了常用硅烷偶联剂KH550与不同有机酸封端的酰胺链硅烷界面结合剂(ASI)对复合材料的力学性能、动态力学性能及界面层结构的影响,探究了复合材料中界面层形成的机理。结果表明,ASI与玻纤表面反应发生了化学反应,ASI添加量为1.5%时,对PA66/GF复合材料的力学性能改善效果最明显,其中,以对苯二甲酸封端,相对分子质量为2000左右的PTA-ASI使PA66/GF复合材料的界面能力提升最高,拉伸强度提高了54.8%,复合材料的综合性能提高最为显著。     

玻璃纤维增强PA66复合材料与Al2O3陶瓷的摩擦磨损行为

研究了25%(质量分数)玻璃纤维增强PA66复合材料(25%GF/PA66)在干摩擦和水润滑条件下与Al₂O₃陶瓷之间的摩擦磨损行为。采用激光共聚焦扫描显微镜、 扫描电子显微镜、 傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱分析仪对25%GF/PA66的组织、 磨损形貌和磨损表面的化学结构变化进行分析。结果表明: 相同实验载荷时,润滑条件下25%GF/PA66的摩擦系数小于干摩擦条件下的摩擦系数,但磨损体积却远远大于干摩擦条件下的磨损体积。在有水存在的条件下,机械微切削作用持续发生,温度的升高使25%GF/PA66试样变形,同时引起酰胺基团发生水解,C—C键大量断裂,导致磨损体积增加。采用扩展表面一般导热模型计算本实验所用材料的热软化温度为105.9℃。     

Synthesis and characterization of nano-HA/PA66 composites

Based on the bioactivity and biocompatibility of hydroxyapatite (HA) and the excellent mechanical performance of polyamide 66 (PA66), a composite of nanograde HA with PA66 was designed and fabricated to mimic the structure of biological bone which exhibits a composite of nanograde apatite crystals and natural polymer. The HA/PA66 composite combines the bioactivity of HA and the mechanical property of PA66. This study focused on the preparation method of HA/PA66 composite and the influence of HA crystals on the characterization of the composite. HA slurry was used directly to prepare HA/PA66 composite by a solution method, in which HA is able to form hydrogen bond, i.e. chemical bonding with PA66. The nano-HA needle-like crystals treated by hydrothermal method are better in the particle size distribution and the particle dispersion. The morphology, crystal structure and crystallinity as well as crystal size of these needle-like crystals are similar to bone apatite. The nano-HA needle-like crystals dispersed uniformly in PA66 matrix with reinforcement effect and can prevent the micro-crackle spreading into cleft and fracture during the deformation process. The mechanical testing shows that the nano-HA/PA66 composite has a good mechanical property, and may be a promising bone replacement material.