表面改性对Cf/HA-PMMA混杂生物复合材料的结构及性能的影响

采用原位合成与溶液共混相结合的方法,制备了短切碳纤维(C_f) 增强纳米羟基磷灰石(HA)-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)生物复合材料。重点研究了短切碳纤维和纳米HA粒子表面改性前后对C_f/HA-PMMA复合材料微观结构和力学性能的影响。采用XRD、FTIR、XPS和SEM等对纳米HA粒子、碳纤维和复合材料的组成结构及断面的微观形貌等进行测试和表征,使用万能材料试验机测试其弯曲、压缩性能。结果表明：经表面氧化的碳纤维和用卵磷脂改性后的纳米HA与PMMA基体的界面结合性明显得到改善;采用卵磷脂表面改性后的纳米HA及表面预氧化后的碳纤维制备的C_f/HA-PMMA复合材料的弯曲性能得到显著提高,与采用未表面改性纳米HA和未表面氧化碳纤维所制备的C_f/HA-PMMA复合材料相比,弯曲、压缩强度和弹性模量分别提高1.6倍、2倍和4.3倍。     

聚乙烯/ 石墨纳米复合材料的制备、结构和导电性

用溶液插层(SI ) 和母料熔体混合(MMM ) 方法制备了聚乙烯(PE ) / 马来酸酐接枝聚乙烯(gPE ) / 膨胀石墨(EG) 导电纳米复合材料, 以直接熔体混合(DMM ) 法制备的PE/ gPE/ EG、PE/ EG复合材料作对照, 通过电导率(σ) 测试, TEM、SEM、OM 观察和DSC 分析, 研究了制备方法、EG体积或质量分数( ? 或f_m ) 和gPE质量含量( C_g ) 对复合材料结构和σ的影响。结果表明, SI、MMM、DMM 法制备的C_g/ f_m = 115 复合材料和PE/ EG对照材料的逾渗阈值?_c 分别为2.19 %、3.81 %、4.68 %和5.35 %;当C_g/ f_m 由1 增至4 时, MMM、DMM 法制备的f_m = 9 %复合材料的σ分别跃升12 和8 个数量级;产生这些差异和现象的原因, 可根据复合材料中EG分散相形态和内部微结构随制备方法、?和C_g/ f_m 的变化, 按逾渗理论来解释。     

新型的高杀菌纳米二氧化钛/聚丙烯复合材料的结构和物理特性研究

基于一种新型的纳米二氧化钛(TiO₂)粉体,利用熔体共混方式制备了纳米TiO₂/聚丙烯(PP)复合材料,研究了复合材料的相分散结构、结晶特性、力学性能、杀菌性能和流动性能。结果发现:新型纳米TiO₂在聚丙烯中有较好的分散度,绝大多数纳米TiO₂在聚丙烯中的聚集体尺寸接近于100纳米;新型纳米TiO₂对聚丙烯有一定的结晶成核作用,但并不能提高结晶度;复合材料的力学性能随纳米TiO₂含量的增加呈现出拉伸强度下降,伸长率降低,模量和冲击强度上升的趋势。2％纳米TiO₂含量的聚丙烯复合材料的综合物理机械性能较好。新型纳米TiO₂填充到PP中可以起到良好的抗菌杀菌作用,但也在一定程度上使聚丙烯发生氧化降解,进而导致纳米TiO₂/聚丙烯复合材料的流动性略优于纯聚丙烯。     

纳米SiC晶须和SiC颗粒混合增韧ZrB2陶瓷性能

分别采用纳米SiC晶须(SiC_W)、SiC颗粒(SiC_P)及SiC_W与SiC_P共同增韧ZrB₂陶瓷,在1950℃、20 MPa压力、氩气气氛下热压烧结制备了致密的SiC/ZrB₂陶瓷材料。研究了SiC_W和SiC_P的添加量对于SiC/ZrB₂陶瓷材料的显微结构、力学性能的影响,并分析了SiC_W和SiC_P对ZrB₂陶瓷力学性能影响的协同作用和增韧机制。结果表明：含15 vol% SiC_W 的复合材料的韧性达到8.08 MPa·m1/2,含15 vol% SiC_P的复合材料的韧性达到8.515MPa·m1/2,共同添加15 vol% SiC_W和15 vol%SiC_P的复合材料的韧性最高达到9.03 MPa·m1/2。SiC/ZrB₂复合材料强度和韧性提高的原因在于SiC_W和SiC_P抑制ZrB₂晶粒长大,促进ZrB₂的致密化,此外,SiC_W和SiC_P的协同作用也有助于材料韧性的提高。     

三维整体编织物增强陶瓷基复合材料的制备工艺及性能表征

本文研究了以连续碳纤维(C_f)三维整体编织物(3D-B)为增强体,以聚碳硅烷(PCS)裂解转化成碳化硅(SiC)为基体的陶瓷基复合材料(CMC)的制备工艺,探讨了不同工艺方法对复合材料微观和宏观性能的影响,并提出进一步改善制各工艺,提高复合材料性能的途径。研究结果表明,采用聚碳硅烷/二乙烯基苯(PCS/DVB)体系浸渍经交联固化后可以大大缩短裂解时间,致密化效率较聚碳硅烷/二甲苯溶液(PCS/Xylene)体系有着显著提高。对于3D-B C_f/SiC CMC用PCS/DVB体系浸渍经7个浸渍裂解周期后试样密度为1.65g/cm3,弯曲强度达326MPa,断裂韧性K_IC为13.72MPa·m1/2;用PCS/Xylene体系浸渍的试样密度为1.54g/cm3,弯曲强度为243MPa,断裂韧性K_IC为8.19MPa·m1/2。研究中利用扫描电镜观察了弯曲试样的断口以分析材料破坏时纤维的断裂、拨出形貌。     

热模压辅助先驱体浸渍裂解制备Cf/SiC复合材料研究

以聚碳硅烷为先驱体,采用热模压辅助先驱体浸渍裂解工艺制备3D-B C_f/SiC复合材料,研究了热模压辅助对3D-B C_f/SiC复合材料致密度和力学性能的影响。结果表明:先驱体浸渍裂解制备陶瓷基复合材料第一次浸渍后引入高温热模压工艺可以改善材料微观结构,显著提高材料的致密度和力学性能。其中1600℃,10MPa,1h下热模压辅助先驱体浸渍裂解6次制备的3D-B C_f/SiC复合材料的密度为1.79g/cm3,弯曲强度高达672MPa,断裂韧性达18.9MPa·m1/2,剪切强度接近50MPa,且具有较好的抗热震性和高温抗氧化性。     

Cr3C2粒径对等离子堆焊铁基合金层组织与耐磨性能的影响

在低碳钢表面利用等离子堆焊技术分别制备Fe50堆焊层及添加40％(质量分数)微米和纳米Cr₃C₂的(Fe50+40%微米/纳米Cr₃C₂)复合堆焊层,比较研究添加不同粒径的Cr₃C₂对Fe50合金堆焊层的显微组织与磨损性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)分析堆焊层的相组成,利用扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)观察堆焊层的显微组织形貌及微区成分,通过显微硬度计测试了堆焊层的硬度分布,使用滑动磨损及冲击磨损试验机分别考察了复合堆焊层的磨损性能。结果表明:Fe50等离子堆焊层组织主要由柱状晶α-Fe及其间的网状共晶α-Fe+Cr₂₃C₆组成;而Fe+40%微米/纳米Cr₃C₂堆焊层凝固方式为过共晶,由大量的先共晶碳化物及其间细密、均匀的枝晶与共晶组织组成,并增加了γ-Fe、Cr₇C₃和未熔Cr₃C₂等相;但Fe+40%纳米Cr₃C₂涂层比Fe+40%微米Cr₃C₂涂层析出更多且细小、致密的先共晶碳化物。与Fe50等离子堆焊涂层相比,Fe+40%微米Cr₃C₂涂层的显微硬度、滑动磨损性能及冲击磨损性能分别提高了21%、1.5倍和0.8倍;而Fe+40%纳米Cr₃C₂涂层的显微硬度、滑动磨损性能及冲击磨损性能则分别提高了34.1%、2.4倍和1.7倍,表面的犁沟和剥落及塑性变形明显减少,耐磨性能显著提高。因此,添加纳米Cr₃C₂颗粒可以显著细化铁基合金等离子堆焊层的显微组织并提升其耐磨性能。     

超临界流体沉积法制备纳米Cu/SBA-15复合材料

采用超临界流体沉积法,以无机盐Cu(NO₃)₂为前驱物,超临界CO₂为溶剂,乙醇为共溶剂,在压力20 MPa左右、温度 50℃ 条件下将Cu(NO₃)₂沉积到SBA-15介孔分子筛的孔道中。反应完成后,用氢气对前驱物进行还原,得到纳米线和纳米颗粒Cu/SBA-15复合材料。用透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对Cu/SBA-15复合材料进行表征,发现在SBA-15孔道内部填充了Cu 纳米线和分散的Cu 纳米颗粒。Cu 纳米线平均直径为6nm,长度为几纳米到几微米,并且沿着孔道生长,能够随着孔道发生弯曲;Cu纳米粒子的平均尺寸为3.2nm,高度分散。同时,实验中还发现,通过控制反应条件,能够控制复合材料中纳米结构的形貌(纳米线或者纳米颗粒) 。实验结果表明,超临界流体沉积法是制备担载型复合材料的有效方法。选择合适的共溶剂可以用超临界CO₂溶解无机盐,并可以通过控制反应条件,控制所制备的复合材料中纳米结构的形貌。     

PET接枝改性纳米ZrO2/PC复合材料的力学性能

采用接枝聚合反应在纳米ZrO₂表面接枝聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 低聚物,以提高其与聚碳酸酯(PC)的相容性;改性纳米ZrO₂与PC经过共混挤出,制备了纳米ZrO₂/PC复合材料。采用FTIR、XPS、TEM、TG、接触角等测试方法对接枝改性后的纳米ZrO₂进行了表征,结果表明,PET化学键合到了纳米ZrO₂表面,使ZrO₂疏水性显著增强,微观颗粒分散性好。对纳米ZrO₂/PC复合材料进行了力学性能测试,探讨了纳米ZrO₂的添加量与复合材料力学性能的关系。结果表明：纳米ZrO₂/PC复合材料的力学性能较纯PC有明显改善;随着改性纳米ZrO₂含量的增加,缺口冲击强度和拉伸强度都呈现出先增加后降低的趋势,分别在ZrO₂质量分数为1%和0.3%时达到最大值;弯曲强度在实验范围内一直呈上升趋势,最大弯曲强度比纯PC提高2.54 MPa。     

反应烧结法制备(AlN,TiN)-Al2O3复合材料的研究

以Ti,Al,Al₂O₃为初始粉料,通过750~800℃氮气保护下的中温焙烧,然后在1420~1550℃在氮气氛下反应烧结,制备了不同配比的(AlN,TiN)-Al₂O₃复合材料。研究了组成及烧结工艺对复合材料力学性能、显微结构等的影响。用XRD,SEM等方法分析粉体及烧结体的相组成及微观结构。分析结果表明:AlN,TiN的形成,有助于材料的致密化并使其力学性能提高。组成为20wt%(Al,Ti)-Al₂O₃的粉体在1520℃、30MPa、保温、保压30min热压烧结条件下,与N₂气反应可得到硬度(HRA)为 94.1的高硬度的(AlN,TiN)-Al₂O₃复合材料,该材料的抗弯强度为687 MPa,断裂韧性(K_IC)为6.5MPa·m1/2。     

粘土/热塑性聚氨酯弹性体插层复合材料制备与性能

本文对不同种类的层状硅酸盐粘土膨润土（BEN）及累托石（REC）进行有机改性，利用X射线衍射（XRD）分析有机粘土的层间结构变化，研究不同有机粘土与聚氨脂弹性体熔融共混后复合材料的力学性能。结果表明：改性后的有机粘土层间距均有不同程度的增大，复合材料的力学性能均有不同程度的增加，其中有机累托石补强的效果较好；有机粘土在添加两份时均表现出较大的拉伸强度，累托石在两份添加量的拉伸强度由原来的37.2MPa提高到53.8MPa，提高了44.6%；撕裂强度在所研究范围是增加的，8份时从纯基体的92.8kN/m提高到138kN/m，提高了49%。     

纳米黏土和聚氨酯的表面性质与其复合材料微观结构的关系

累托石的表面性质直接影响其在聚合物中的分散性, 进而对其复合材料的结构与性能有很大的影响。通过反气相色谱法, 采用非极性和极性探针研究累托石(REC) , 十二烷基二甲基苄基溴化铵处理的累托石(12-OREC) 和十六烷基三甲基溴化铵处理的累托石(16-OREC) 以及聚氨酯( TPU) 的表面色散能和表面酸碱性, 分析了REC , 12-OREC , 16-OREC 和TPU 的表面性质与其复合材料微观结构的关系。结果发现: REC 表面色散能较高, 表面酸性较强, 在TPU 基体中的分散性较差; 改性后的12-OREC 、16-OREC 色散能明显降低, 且表面呈一定碱性, 在TPU 中的分散性明显改善; 12-OREC 与TPU 的色散能较接近, 酸碱作用参数较匹配, 在TPU 基体中的分散性更优。      

聚乙烯醇-海藻酸钠/累托石纳米复合膜结构及性能研究

用水溶液法制备环保型聚乙烯醇(PVA)-海藻酸钠(SA)/钠化累托石(Na+REC)复合膜,通过XRD及TEM分析了复合膜结构及插层机理,研究其透光性、力学性能、气液阻隔性及热性能。实验结果表明,添加少量PVA可与SA和Na+REC形成插层纳米复合膜,其中PVA添加量为SA质量的10%时,所制得复合膜PVA10-SA/Na+REC2插层效果最好,与SA/Na+REC2复合膜相比,拉伸强度提高42.2%,断裂伸长率提高35.4%,在36~230℃范围内失重率降低3.48%,且有良好的透光性及汽液阻隔性。     

蒙脱土插层纳米复合材料改性涂料研究

采用双子季铵盐（GeminiC1）6表面活性剂和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）表面活性剂分别与钠基蒙脱土（Na-MMT）进行阳离子交换后,制备了新的有机蒙脱土（GeminiC16-MMT和CTAB-MMT）,通过X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）等对有机蒙脱土进行表征并对其分散性做了测试。又用蒙脱土插层纳米复合材料改性水性涂料,并进行了性能测试表征,结果显示,经改性涂料的性能均有不同程度的提高。     

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。     

Effects of hardener type,urea usage and conditioning period on the quality properties of particleboard

The effects of hardener type (ammonium chloride, ammonium sulphate and aluminium sulphate), urea usage (with urea and without urea), and conditioning period (one day and one month) of the particleboard on the physical (thickness swelling), mechanical (modulus of rupture, modulus of elasticity and internal bond strength), surface properties, and formaldehyde emission of particleboard and acidity of the wood particles were investigated. The hardener type was found to be effective all of the properties of particleboard. The pH of the wood particle with the urea was slightly higher than that of particles without urea.The lowest pH value for the resinated wood particles was obtained from ammonium chloride, followed by ammonium sulphate and aluminium sulphate, respectively. The best quality properties were obtained from the particleboards manufactured with ammonium chloride, followed by particleboard made with the ammonium sulphate and aluminium sulphate, respectively. The urea usage significantly decreased the formaldehyde emission of the particleboards while it slightly decreased the mechanical properties and increased thickness swelling. Increasing conditioning period of the particleboards from one day to one month improved the quality properties.     

Preparation of antimicrobial wound dressings via thiol–ene photopolymerization reaction

Preparation of poly (urethane-acrylate) based wound dressings with the ability to boost self-healing of skin tissue through physical protection and maintaining hygiene and moist environment over wounded area is described in the present work. The dressings were prepared via a visible-light induced thiol–ene photopolymerization reaction of a mixture consisting methacrylate urethane prepolymers with hydrophilic and hydrophobic backbones, a quaternary ammonium salt containing methacrylate monomer as an antimicrobial agent, hydroxyethyl methacrylate as reactive diluent and a tetra-functional thiol molecule as a transfer agent. The prepared dressings were characterized and their performance as wound dressings were evaluated through measuring their equilibrium water absorption (EWA), water vapor transmission rate (WVTR), mechanical, and biological properties. Based on recorded data, the optimized dressing formulation had suitable tensile strength even at fully hydrated state and it could preserve the appropriate moist environment by balanced EWA and WVTR ratio. MTT assay confirmed proper cytocompatibility of those dressings containing optimized concentration of quaternary ammonium salt containing monomer (20 wt% or less). Examination of antibacterial activity against different Gram positive, Gram negative bacteria and a fungal strain revealed a complete killing ability for those dressings containing at least 20 wt% of quaternary ammonium salt containing monomer.     

新型纳米ZnO抗菌复合材料的制备与应用

以2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(EPTAC)为季铵化试剂,与壳聚糖反应制备了壳聚糖季铵盐。以硝酸锌和六亚甲基四胺为原料,采用均匀沉淀法制备纳米ZnO。以羧甲基纤维素钠为纳米ZnO的分散剂,再添加水溶性的壳聚糖季铵盐,用流延的方法制得壳聚糖季铵盐/纳米ZnO复合膜,并对复合膜的力学性能、抗菌性能和膜形貌等进行了研究。     

Optimization of the mechanical properties of polypropylene-based nanocomposite via the addition of a combination of organoclays

The properties of polypropylene (PP) nanocomposites are dependent on the quaternary ammonium salt in the montmorillonite (MMT). A nanocomposite with C-15A, which has a high cation exchange capacity (CEC), exhibits an increase in its impact properties, while one prepared with C-20A, which has a low CEC, shows an increase in the flexural modulus. In order to obtain enhancements in both properties, PP nanocomposites were prepared using a combination of 1:1 of C-15A/C-20A. X-ray, TEM, thermal properties, dynamical mechanical analysis (DMA), and mechanical tests were used to evaluate the properties of this novel mixture. Nanocomposites of partially exfoliated morphology were obtained, especially when 5 wt% of poly(propylene-graft-maleic anhydride) (PP-g-MA) was used. The mechanical tests showed that the use of a 1:1 mixture of C-15A/C-20A caused a simultaneous gain of approximately 12% in flexural modulus and a five times higher impact strength. In addition, the dispersion of the clay was more homogeneous, with the absence of agglomerated structures that were present when either the individual C-15A or C-20A was used. The DMA results showed that while the organoclay improved the modulus of PP, the T_g was decreased slightly.     

聚酰亚胺表面处理玻璃纤维/环氧树脂复合材料力学性能

采用浇铸成型工艺制备含0.5wt%、长度分别为1 mm、3 mm、5 mm的短切玻璃纤维/环氧树脂（GF/EP）复合材料,研究含活性酚羟基和不含酚羟基的两种聚酰亚胺（PI）处理GF表面对纤维束拉伸强度及GF/EP复合材料力学性能的影响,并进一步研究PI处理GF对复合材料热性能的影响。研究结果表明,经过PI处理的GF,集束性和拉伸强度得到提高。含活性酚羟基聚酰亚胺（PI1）处理的GF拉伸强度由原丝束的517 MPa提高到1 032 MPa,不含酚羟基聚酰亚胺（PI2）处理的GF提高到986 MPa。当PI1处理的GF长度为3 mm时,GF/EP复合材料的力学性能最好,拉伸强度比未处理的提高23.62%,拉伸模量提高34.03%,弯曲强度提高28.74%,断裂韧性提高13.04%;PI2处理的GF,GF/EP复合材料拉伸强度提高15.87%,拉伸模量提高23.70%,弯曲强度提高14.11%,断裂韧性提高4.05%。此外,PI处理GF对GF/EP复合材料热性能也有一定程度的提高。