空心玻璃微珠对阻尼固体浮力材料力学性能影响研究

通过空心玻璃微珠（HGB）的体积分数、粒径、偶联剂改性等系列实验,总结分析了空心玻璃微珠对阻尼固体浮力材料力学性能的影响。结果表明,随着空心玻璃微珠体积分数的增加,浮力材料的吸水率逐渐增大,而密度、压缩强度和阻尼损耗因子逐渐降低;随着空心玻璃微珠粒径的增大,浮力材料的吸水率和阻尼损耗因子逐渐增加,而密度、压缩强度逐渐减小;添加偶联剂可有效改善空心玻璃微珠与环氧树脂的界面结合性,提高浮力材料的性能。      

玻璃微珠增强硬质聚氨酯泡沫塑料的压缩性能及热稳定性

研究了玻璃微珠增强硬质聚氨酯泡沫塑料的制备、微观结构、压缩性能和热稳定性。结果表明: 当玻璃微珠含量为10 %时, 增强泡沫塑料的压缩强度和压缩模量达到最大; 经过硅烷偶联剂表面处理的玻璃微珠增强的泡沫塑料的压缩强度和压缩模量提高幅度较大, 起始分解温度和峰值分解温度也有一定程度的提高。SEM、XPS 和EDS 分析表明: 增强泡沫塑料的泡孔密度增加、泡孔直径变小, 玻璃微珠表面与树脂基体间界面粘结状况良好, 玻璃微珠在树脂基体中均匀分散。这些因素是造成玻璃微珠增强泡沫塑料压缩性能和热稳定性具有较大改善的原因     

浸泡腐蚀对玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料弯曲性能的影响

制备了不同纤维质量分数的玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料。通过三点弯曲试验研究了纤维质量分数对复合泡沫材料力学性能的影响。将复合泡沫材料试件置于蒸馏水和海水中浸泡,研究了浸泡腐蚀对试件弯曲性能的影响,并结合扫描电镜照片分析其原因。研究表明:纤维质量分数越高,玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料的吸湿率越大,且在蒸馏水中的吸湿率较海水中的更大。试件的弯曲强度随纤维质量分数增加而增大,当纤维质量分数为10%时达到最大,比未添加纤维的试件增强了51%,之后则随纤维质量分数增加逐渐降低。浸泡腐蚀降低了试件的弯曲性能,其中海水浸泡后的试件弯曲性能最低。玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料弯曲强度降低的直接原因是浸泡腐蚀使得部分玻璃微珠和玻璃纤维与环氧树脂基体间的界面层受到破坏。     

考虑界面的空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料的力学性能仿真分析

建立了空心玻璃微珠随机分布的环氧树脂复合泡沫材料代表体元模型,采用内聚力单元模拟界面。研究了玻璃微珠相对壁厚、体积分数对复合泡沫材料应力-应变曲线和屈服强度的影响,分析了空心玻璃微珠相对壁厚不同时,复合材料中的应力分布差异;还研究了界面强度对复合泡沫材料强度和应力分布的影响。研究表明,考虑界面时的数值模拟结果与相关文献的实验数据较为符合。玻璃微珠相对壁厚存在一个约为0.06的临界值,当相对壁厚小于临界值时,复合材料的屈服强度随微珠含量增加而减小;反之,则随微珠含量增加而增加。微珠相对壁厚不同,复合材料中的应力分布差异较大。界面对复合材料强度和应力分布具有重要影响,复合材料屈服强度与弱界面含量基本呈线性相关,界面弱化会使得微珠周围基体的应力分布规律变化较大。     

环氧树脂基复合泡沫材料的研究

以环氧树脂为基体,空心玻璃微珠为填充材料制备了具有高强度、低密度的复合泡沫材料。系统研究了固化剂用量,空心玻璃微珠的填充量、偶联剂的用量等对复合泡沫材料的力学性能的影响,并采用扫描电镜分析了复合泡沫材料的断口形貌。研究表明:随着空心玻璃微珠填充量的增大,复合泡沫材料的压缩强度和密度逐渐降低;偶联剂的加入能有效地改善环氧树脂与空心玻璃微珠之间的界面作用,从而提高力学性能。     

树脂超细玻璃空心微珠复合材料研发成功

中国科学院合肥物质科学研究院通过对超细微珠表面采用自行研发的改性处理剂和复合工艺，使空心微珠能均匀分散在聚合物基体中，微珠与基体具有良好的界面结合，从而获得综合性能高的超细空心微珠／聚合物复合材料。     

填充HDPE复合材料基体结晶形态的控制因素

本文以HDPE/玻璃微珠和HDPE/CaCO₃体系为研究模型,通过扫描电镜、红外光谱、偏光显微、小角激光散射和材料力学性能实验等方法考察了这两种体系的界面粘结性、填料含量、粒径及试样成型冷却速率等与其材料性能及基体结晶形态变化间的关系。实验结果表明;在复合材料试样成型过程中,因基体树脂冷却收缩而产生的界面应力可干扰基体中球晶的生长环境,应变诱导填料颗粒周围基体树脂的结晶,促使其表面伸展链晶体结构的形成,并由此而明显改变了复合材料的耐热性;复合材料的界面粘结性是产生这种应变诱导作用,并控制异相结晶的关键。     

玻璃微珠含量及粒径对填充聚丙烯复合材料动态力学性能的影响

应用动态力学分析仪,在－１５０￣１０１０℃的温度范围内,考察了玻璃微珠填充聚丙烯中微珠的含量及其粒径对复合材料动态力学性能的影响。结果表明,室浊下的贮能模量和 损耗模量随着微珠体积分数Φｆ的增加而呈非线性形式增大;在相同条件下,最大粒径微珠填充体系的动态模量高于较小粒径微珠填充体系;微珠含量和粒径对复合材料的阻尼的影响不明显;在Φｆ５％￣１５％范围内,玻璃化转变温度随着Φｆ的增加而增大,然后随之下     

空心玻璃微珠/全芳香族共聚酯复合泡沫的构筑及其热学性能

本研究将空心玻璃微珠(HGB)引入到全芳香族热固性共聚酯(ATPE)发泡体系中制备了HGB/ATPE复合泡沫,并研究了HGB的含量和泡沫性能对于复合泡沫体系的影响。当玻璃微珠改性后,HGB/ATPE复合泡沫的比强度为26.2 MPa/(g·cm?3);HGB的加入也使复合体系热性能和阻燃性能有较大提高,HGB/ATPE复合泡沫的热分解温度、玻璃化转变温度及热变形温度分别为494.18℃、230.47℃和191.00℃,极限氧指数可达到35%~37%。      

环氧树脂复合泡沫塑料的制备及其拉压性能

使用万能试验机对粉煤灰微珠/环氧树脂复合泡沫塑料进行拉伸和压缩实验,并用扫描电镜(SEM)观察其断面形貌,研究了微珠含量、微珠粒径以及级配比例对复合泡沫塑料拉伸和压缩性能的影响。结果表明,随着微珠含量的增加复合泡沫塑料的拉伸和压缩强度都表现出先升高后下降的趋势,且在填充量为15phr时达到最大,其拉伸强度和压缩强度比纯环氧树脂分别提高了9.15%和6.86%。在填充量相同的条件下,微珠的粒径越小复合泡沫塑料的拉伸和压缩强度越高。填充小粒径微珠(20μm)比填充大粒径微珠(250μm)复合泡沫塑料的拉伸强度和压缩强度分别高158.41%和19.96%,拉伸模量和压缩模量分别高32.77%和73.59%。不同粒径微珠级配填充环氧树脂复合泡沫塑料的拉伸和压缩性能主要受小粒径微珠含量的影响,小粒径微珠含量越高其拉伸和压缩强度越高。     

Mechanical property relationships in glass-filled polyoxymethylene

The dependence of the mechanical properties such as strength, modulus and fracture toughness on the volume fraction of the reinforcing glass fibres and glass beads in polyoxymethylene (POM) matrix was studied. The majority of the measured quantities in tension or flexure tests, seemed to be linear functions of either the volume fraction of the glass fibres or the glass beads. The relationship between some individual mechanical properties seemed to be linear as well. Consequently, many of the mechanical properties of these POM composites (POM/GF and POM/GB) could be estimated from one measured property using the relationships presented. Also, the same property measured for the two composite systems was found to be linearly related. Consequently, the mechanical properties of one composite system, (i.e. POM/GB) could be used to determine that of the other system (i.e. POM/GF) at the same filler concentration.     

酚醛树脂增容聚甲醛／丁腈橡胶共混物的亚微相态与增韧机理研究

采用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）考察了热塑性酚醛树脂（Novolak）增容聚甲醛（POM）/丁腈橡胶（NBR）共混物的亚微相态。通过对共混物的TEM及经刻蚀后脆性断裂面的SEM观察发现,对于POM/NBR共混物,NBR在基体中呈现不规则的“海-岛”结构,由于两相不相容导致分散相NBR在基体中的分散性很差。对于POM/NBR/Novolak共混物,在NBR含量为30%时,共混物仍然呈现“海-岛”结构,但NBR在基体中的分散性有所提高;当NBR含量为40%时,NBR在基体中呈现带状网络结构相态,文中提出了Novolak增容POM/NBR共混物的增韧机制,即高含量的NBR通过Novolak的增容作用,在POM中基体形成互锁的带状网络结构;当材料受到外力冲击时,这种橡胶网络带给够终止受到外力作用而在基体中产生的银纹和剪切屈服,增加了共混物的破裂能,从而使共混物的韧性得到显著提高。     

聚丙烯/碳纳米管复合材料的结晶和介电行为

采用熔融共混制备了聚丙烯/碳纳米管复合材料(PP/MWCNTs)。利用场发射扫描电镜(FESEM)、差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)、X射线衍射仪(XRD)及宽频介电仪(BDS)对复合体系的形态、非等温结晶行为、结晶结构以及介电行为进行了研究。结果表明,碳纳米管均匀分散于聚丙烯基体中,二者界面结合紧密;极少量碳纳米管的加入即对聚丙烯的结晶起显著的异相成核作用,促进聚丙烯α晶型的形成;此外,复合体系在导电逾渗阀值附近介电松弛行为显著加强。     

Poly(lactic acid)/graphene nanocomposites prepared via solution blending using chloroform as a mutual solvent

Poly(lactic acid) (PLA)/graphene nanocomposites were prepared by direct solution blending of PLA with graphene using chloroform as a mutual solvent. Graphene was prepared by a solution-phase processing followed by thermal reduction, which can be dispersed stably in chloroform for more than one month. Transmission electron microscopy (TEM) was used to examine the quality of the dispersion of graphene in the PLA matrix. The thermal properties and crystallization behavior of the nanocomposites were investigated by thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) and polar optical microscopy (POM). The results showed that the thermal stability of PLA was significantly improved with a very low loading of graphene and the addition of graphene had a great effect on spherulite morphology of PLA.     

氢氧化镁的改性及其填充聚丙烯复合材料的燃烧性能和结晶行为的研究

研究了硅烷改性剂对氢氧化镁(MH)的表面改性和其填充聚丙烯(PP)复合材料的阻燃性能和结晶行为.用FTIR、XRD和SEM对改性前后MH的结构和形貌进行了分析.结果表明,硅烷处理剂包覆在MH粉体的表面,有效地降低MH粉体的表面能,提高了MH在干态下的分散性.DSC、POM和LOI对PP/MH复合材料的结晶行为和燃烧性能进行了研究.结果表明,未改性的MH对PP有异相成核作用,使结晶峰温度升高;而表面改性剂削弱了填料的异相成核作用.POM结果暗示了MH粒子在基体中的分散性对PP球晶的晶粒形貌和晶粒尺寸起着十分重要的作用.改性后的MH能进一步提高复合材料的LOI.     

酚醛树脂增容聚甲醛／丁腈橡胶共混物的力学性能与结晶形态

考察了热塑性醛树脂（Novolak)增容聚甲醛（POM）／丁腈橡胶（NBR）共混物的力学性能,断裂形貌和结晶形态,研究发现,POM与NBR共混合由于不相容而导致混物力学性能下降,共混物中添加Novolak后,在NBR含量为40％时发生“脆－韧”转变,其中NBR－26对POM的增韧效果最佳,断裂形貌考察表明,POM／NBR共混物的断裂面呈脆性断裂特性,而添加Novolak后,共混物断裂面呈现延性断裂并出现丝状牵伸物,对共混物结晶形态观察发现,POM／NBR共混物中POM易形成大球晶,这是导致共混物缺口冲击强度下降的重要原因,而在共混物中添加Novolak后,Novolak通过与POM分子链间的相互作用,改变了POM分子链固有的规程和排列,从而改变了POM的结晶形态,使球晶显著减小并消失。     

聚甲醛合金的结晶形态与力学性能

采用了同时带有（－ＣＨ２－）链段和（－ＣＨ２ＣＨ２Ｏ－）链段的增容共聚物改善聚甲醛与非极性高聚物共混合金的混容性，并对合金的亚微相态和力学性能了考察，通过对这些合金样品的偏光显微镜观察发现，虽然增容共聚物对非极性高聚物的增容作用不大，但它本身单独与ＰＯＭ共混却可以有效地阻止ＰＯＭ球晶的生长，使ＰＯＭ的冲击强度得到一定的提高。同时对ＰＯＭ／ＴＰＵ共混合金的结晶形态的研究发现，大球晶的存在会排斥橡胶粒     

Effect of crystal morphology transition of polypropylene on interfacial properties of carbon fiber-reinforced composites through AlOOH surface treatment

Carbon fiber reinforced thermoplastics (CFRTPs) have many advantages, such as short processing cycle times, recyclability and design flexibility. However, CFRTPs have weak interfacial properties due to the non-polarity of carbon fibers. In this study, AlOOH surface treatment was applied on carbon fibers to improve the interfacial properties between the fiber and the matrix. The effect of the surface treatment on the crystal morphology of isotactic polypropylene (i-PP) at the interface was investigated by polarized optical microscopy (POM). The mechanical properties of fabricated CFRTPs were evaluated by measuring the interlaminar shear strength (ILSS). The ILSS of the AlOOH treated specimens after epoxy desizing increased by 106.8% compared with that of the untreated specimens.     

Structure and properties of highly oriented polyoxymethylene/multi-walled carbon nanotube composites produced by hot stretching

Highly-oriented polyoxymethylene (POM)/multi-walled carbon nanotube (MWCNT) composites were fabricated through solid hot stretching technology. With the draw ratio as high as 900%, the oriented composites exhibited much improved thermal conductivity and mechanical properties along the stretching direction compared with that of the isotropic samples before drawing. The thermal conductivity of the composite with 11.6 vol.% MWCNTs can reach as high as 1.2 W/m K after drawing. Microstructure observation demonstrated that the POM matrix had an ordered fibrillar bundle structure and MWCNTs in the composite tended to align parallel to the stretching direction. Wide-angle X-ray diffraction results showed that the crystal axis of the POM matrix was preferentially oriented perpendicular to the draw direction, while MWCNTs were preferentially oriented parallel to the draw direction. The strong interaction between the POM matrix and the MWCNTs hindered the orientation movement of molecules of POM, but induced the orientation movement of MWCNTs.     

刚性无机粒子对PDMS／PU共混体系增强改性研究（Ⅱ）

用电子显微镜观察了表面改性二氧化硅粒子对聚二甲基硅氧烷／聚氨酯（ＰＤＭＳ／ＰＵ）共混体系的微观形态结构。重点研究了无机粒子对不相容聚合物共混体系微观形态结构的影响。结果表明，二氧化硅粒子通过适当的偶联剂表面处理并填充ＰＤＭＳ／ＰＵ共混体系，能显著地促进聚二甲基硅氧烷的分散，强化聚二甲基硅氧烷和聚氨酯的相互作用，显著地提高了其力学性能。