有机累托石/聚脲弹性体纳米复合材料的制备及性能研究

利用有机纳米累托石对聚脲弹性体进行改性,制备了粘土/聚脲纳米复合材料,采用红外光谱(FTIR)分析了改性体系的结构变化,X-射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)分析了粘土在纳米复合材料中的解离情况,研究了有机累托石添加量对聚脲性能的影响。结果表明,有机累托石以物理共混的形式分散在聚脲中,聚脲可以插入粘土层间,使层间距变大;纳米复合材料在有机累托石添加量为5wt%时具有较优的综合性能,拉伸强度和断裂延伸率分别提高了72.9%和8.7%,初始分解温度提高了19.7℃,500℃时重量保持率提高了7.6%。     

激光烧结尼龙12/ 累托石复合材料的结构与性能

将尼龙12 与有机累托石的混合粉末进行激光烧结成型, 利用X 射线衍射(XRD) 、差示扫描量热分析(DSC) 、扫描电镜(SEM) 等手段对烧结试样的材料结构进行了表征, 并对其力学性能及热性能进行了研究。结果表明: 尼龙12 在激光烧结过程中插入到累托石层间, 形成了尼龙12/ 累托石纳米复合材料。复合材料的力学性能及热稳定性能同尼龙12 烧结试样相比均有不同程度的提高, 有机累托石质量分数为10 %时, 复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了10.7 %、15.9 %和38.7 % , 热分解温度提高了27 ℃。      

马来酸酐与十六烷基三甲基溴化铵复配改性无机粘土制备丁腈胶乳/有机粘土纳米复合材料的研究

采用马来酸酐(MAH)与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)复配改性无机粘土(MMT)制备丁腈胶乳/有机粘土纳米复合材料(NBRCNs),研究了NBRCNs的微观结构、分散相态和力学性能。结果表明:当MMT∶改性剂=2.8g∶1g,CTAB∶MAH=8∶2时,NBRCNs的各项力学性能最优,拉伸强度和撕裂强度分别为11.30MPa和33.59kN/m,较纯NBR胶乳的3.00MPa和11.65kN/m分别提高了277%和188%。且此比例下有机粘土(OC)的层间距为2.12nm,较MMT的起始层间距1.24nm有了大幅度的提高,且NBRCNs中OC的层间距进一步增加为3.86nm,形成了更多的插层结构。CTAB利用阳离子置换的方式将长碳链留在粘土片层间,扩大粘土片层间距,MAH对扩大粘土片层间距作用不大,但水解后的羧基可与粘土片层间的羟基发生化学键接作用,提高粘土与橡胶基体的界面相互作用,提高复合材料的力学性能和分散相态。     

改性累托石粉体的制备及其填充橡胶复合材料的结构与性能

利用喷雾干燥法制备了硅烷偶联剂KH550改性的累托石粉体, 考察了喷嘴进口温度对制备的累托石粉体表面性质、结构及形貌的影响。将累托石粉体分别加入到丁苯橡胶(SBR)、天然橡胶(NR)和丁腈橡胶(NBR)中, 通过熔融共混法制备了改性累托石/橡胶复合材料, 研究了累托石在橡胶基体中的分散状态及其对基体的增强效果。结果表明: 随着进气温度的提高, 与累托石复合的KH550的量也随之增加; KH550分子插层进入累托石层间, 阻碍了片层的再聚集, 片层堆砌更加无序蓬松; 改性累托石在SBR中出现了局部团聚现象, 在NBR中分散较均匀, 而在NR中分散状态最好; 与相应的纯橡胶相比, 改性累托石填充的SBR和NBR基复合材料的各项力学性能均有所提高, 而其填充的NR基复合材料的定伸应力提高, 拉伸强度和撕裂强度基本不变, 断裂伸长率有所下降。     

POSS-NH2自组装改性累托石/EPDM橡胶复合材料的制备与性能研究

以异丁胺基多面齐聚倍半硅氧烷(Aminopropyllsobutyl POSS,POSS-NH2)作为插层剂对累托石(Rectorite,REC)进行有机化处理,并应用于三元乙丙橡胶(Ethylene propylene diene monomer,EPDM)体系,采用机械共混法制备了POSS-NH2自组装改性累托石/三元乙丙橡胶(POSS-REC/EPDM)复合材料。考察了POSS-REC在橡胶体系中的剥离行为、复合材料的微观结构、力学性能及热学性能。结果表明:POSS-REC添加量较低时形成较均一的插层-剥离型纳米复合材料;POSS-REC添加量为3%(质量分数)时,复合材料力学性能和热学性能最佳,与纯EPDM橡胶相比,其拉伸强度提高245.5%,断裂伸长率提高113.3%,热分解温度提高7.7℃。     

累托石/热塑性聚氨酯弹性体纳米复合材料的制备与性能

将累托石(REC)有机化处理后通过熔融插层复合法制备了REC/热塑性聚氨酯弹性体(TPUR)纳米复合材料,并用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR),X-射线和扫描电镜(SEM)等进行了表征。研究结果表明:十二烷基芳基季铵盐(C₁₂)对REC的处理效果及在TPUR中的分散性优于十六烷基季铵盐(C₁₆)和联苯胺(BZD);少量有机化处理REC(分别记作C₁₂-REC,C₁₆-REC和BZD-REC)加入TPUR就可使复合材料的力学性能大幅度提高,其中C₁₂-REC/TPUR的拉伸和撕裂强度在2 wt% C₁₂-REC含量时分别由38.87 MPa和92.8 kN/m提高到57.93 MPa和123.37 kN/m ,增幅分别达49 ％和33 ％;初步考察了有机化处理条件对力学性能的影响,结果发现:用处理2h的REC制备的纳米复合材料性能最佳。     

累托石纳米晶层的高压剥离研究

首次采用物理方法高压制备了酚醛树脂(PF)/累托石(REC)粘土和酚醛树脂(PF)/有机改性累托石(OREC)粘土纳米复合材料,以X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及红外光谱(IR)分析了复合材料的物相和显微结构。结果表明,不通过层间高分子聚合反应,在常温高压下,由聚合物分子插入粘土层间,可以形成剥离型树脂/粘土纳米复合材料。在100M Pa和500M Pa下,复合材料中的OREC完全剥离,而REC只有部分被剥离。     

玻璃纤维/聚脲复合材料的性能研究

为研究玻璃纤维对聚脲性能的影响，分别以聚脲和玻璃纤维作为基体和增强体，合成了玻璃纤维/聚脲复合材料。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和动态热机械分析仪，探究玻璃纤维长度在0.2～0.8mm、添加量在0.5%～1.5%(wt,质量分数，下同)范围时对复合材料微观结构、力学性能和动态力学性能的影响规律，分析复合材料的耗能机理。结果表明：玻璃纤维在基体中分布均匀，降低了复合材料的氢键化程度、氢键结合强度以及微相分离程度；复合材料的拉伸强度、撕裂强度随玻璃纤维长度和添加量的增加而提高，当玻璃纤维长度为0.8mm、添加量为1.5%时，复合材料的拉伸强度为30.14MPa,撕裂强度为127.48kN/m,力学性能最好；随着玻璃纤维长度和添加量的增加，复合材料的储能模量和损耗模量逐渐增加，玻璃化转变温度向高温移动；复合材料的主要耗能机理为本征阻尼和界面阻尼，本征阻尼随着玻璃纤维长度的增加而减小，界面阻尼随着玻璃纤维添加量的增加而增大。     

石墨烯/ABS 3D打印复合材料的制备与性能研究

采用气体驱动液相剥离法制备了石墨烯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)3D打印复合材料，测试了材料的力学性能和导电性能。结果表明：石墨烯的添加可以显著地提升3D打印耗材的拉伸强度、弹性模量及导电性；当石墨烯添加质量为4.8%时，复合材料的拉伸强度、弹性模量、最大拉力及电导率达到最大，分别为210MPa、5166MPa、0.4kN及4.46×10^-3S/m。     

有机累托石/不饱和聚酯/玻璃纤维三元复合材料的研究

采用有机累托石(OREC)改性不饱和聚酯(UP)，以改性的UP为基体，以玻璃布为增强材料制备了有机累托石／不饱和聚酯／玻璃纤维三元复合材料(OREC／UP／FIBERS)。通过X射线衍射(XRD)分析了三元复合材料的微观结构，测试了该三元复合材料的力学性能，利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)初步分析了复合材料的增强机理，并研究了三元复合材料的耐湿热性及耐介质性能。结果表明，当OREC添加量为树脂质量分数的2％时，复合材料的综合力学性能较好，且OREC／UP／FIBERS三元体系的耐湿热性及耐碱性较不饱和聚酯／玻璃纤维复合材料的好。     

有机累托石改性不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的性能

采用有机累托石(OREC)改性不饱和聚酯,制备OREC改性的不饱和聚酯/玻璃纤维三元复合材料,测试其力学性能,研究其耐介质性、耐紫外光老化性及耐热氧老化性能,并利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析复合材料的微观结构,探讨OREC改性不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的增强机理.结果表明,采用OREC能改善不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的力学性能,当OREC的质量含量为2%时,所制备的复合材料的综合性能最佳,与未改性的不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料相比,弯曲强度增加了14.0%,弯曲模量增加了22.4%,层间剪切强度增加了8.2%,且改性后复合材料的耐水煮性能、耐碱性、耐紫外光性能及耐热氧老化性能均提高.     

Fibre reinforced organic rectorite/unsaturated polyester composites

Three series of glass fibre (F) reinforced unsaturated polyester (UP)/organic rectorite (OREC) (F/UP/OREC) composites were manufactured by selecting two types of fibres, different gelation time of UP matrix and different content of OREC. The morphologies of F/UP/OREC composites were investigated using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The dispersion of OREC in the cured UP matrix was investigated using transmission electron microscopy (TEM). The mechanical properties of UP/OREC and F/UP/OREC composites were evaluated. Additionally, the hot–wet resistance and alkali resistance of UP/OREC and F/UP/OREC composites were investigated. The mechanical properties and the resistance to hot–wet and alkali of UP composites can be improved by adding appropriate OREC without reference to the gelation time of UP matrix or the type of F. The maximum mechanical properties of UP composites can be obtained by adding 2 wt% OREC due to the high stiffness and uniform dispersion of OREC.     

Influence of clay incorporation on the physical properties of polyethylene/Brazilian clay nanocomposites

High density polyethylene/Brazilian clay nanocomposites were prepared by the melt intercalation technique. A montmorillonite sample from Boa Vista/PB, Northeast of Brazil, was organically modified with esthearildimethylammonium chloride (Praepagen WB) quaternary ammonium salt. The unmodified and modified clays with the quaternary ammonium salt were introduced in 1, 2, 3 and 5 wt% in a PE polymer matrix. The dispersion analysis and the interlayer distance of the clay particles were obtained by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The mechanical properties of tensile and the flammability of the nanocomposites were studied. In general, the mechanical properties of the systems presented superior values compared to the matrix. The systems showed a reduction on the burning rate, indicating that the flammability resistance of nanocomposites was improved.     

季铵盐壳聚糖抗菌纸的性能研究

以季铵盐壳聚糖为抗菌剂处理普通成纸,制备了包装用抗菌纸。采用抑菌圈法评价了该抗菌纸对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制效果,研究了季铵盐壳聚糖的浓度对抗菌纸厚度、抗张强度、耐破度和抑菌性能的影响。结果表明,抗菌纸的抗张强度及耐破度均较原纸有所增加,厚度没有明显变化,能满足包装需求,且具有良好的抗菌性能,其抗菌效果随季铵盐壳聚糖浓度的增加而增强,并且相同季铵盐壳聚糖浓度下的抗菌纸对金黄色葡萄球菌的抑菌效果要好于大肠杆菌。     

聚氨酯/13X分子筛复合材料的制备及表征

本文采用预聚法制备了聚酯类聚氨酯/13X分子筛复合材料,考察了分子筛含量和交联系数对聚氨酯弹性体力学性能、耐溶剂性能的影响。结果表明,13X分子筛的加入量为7%,交联系数为0.90时,聚氨酯弹性体的耐撕裂强度从73.1 kN/m提高到94.2 kN/m,拉伸强度从44.5 M Pa提高到49.9 M Pa,断裂伸长率从580%提高到640%,溶胀度从103.78%降低到72.58%。由DSC和DM A分析可知PU/13X复合材料具有更好的微相分离及动态力学性能。     

PVA-壳聚糖/有机累托石复合膜的结构与性能

目的将聚乙烯醇(PVA)引入壳聚糖(CS)/有机累托石(OREC)复合体系制备插层效果、力学性能、抗紫外老化及阻隔性能良好的插层纳米复合膜。方法利用溶液流延法制备PVA-CS/OREC系列复合膜,以XRD及SEM研究复合膜的插层结构及OREC在基体中的分散性,研究复合膜的力学性能、抗紫外辐射性及水蒸气透过性。结果 OREC及PVA添加量较少时可与CS形成良好的插层结构。当OREC质量分数为2%,PVA质量分数为10%时的复合膜(标记为PVA10-CS/OREC2)插层结构最好,OREC在CS及PVA基体中分散性最好,与OREC质量分数为2%且不含PVA的复合膜(标记为CS/OREC2)相比,拉伸强度提高42.2%,断裂伸长率提高30%,水蒸气透过量降低10.2%,复合膜经紫外辐射后拉伸强度保持率、断裂伸长保持率仍达82.5%及68.2%。结论 PVA10-CS/OREC2膜可作为医用膜和药品、食品等的包装材料。