短切聚酰亚胺纤维增强可瓷化三元乙丙橡胶复合材料的制备与性能

以三元乙丙橡胶(EPDM)为基体,高岭土(Kaolin)和滑石粉(Talc)为功能填料,Al(OH)_3为阻燃剂,短切聚酰亚胺纤维(PI Fiber)为增强材料,制备了不同PI纤维含量的可瓷化PI Fiber-Kaolin-Talc-Al(OH)3/EPDM(PKTA/EPDM)复合材料。研究了短切PI纤维对复合材料拉伸性能、热稳定性和微观形貌的影响,分析了短切PI纤维增强复合材料的陶瓷化机制。研究表明,短切PI纤维含量增加会导致可瓷化PKTA/EPDM复合材料拉伸性能下降,当纤维含量与EPDM质量比低于10∶100时,复合材料力学性能良好。可瓷化PKTA/EPDM复合材料在800~1 100℃热解后均发生陶瓷化反应。当PI纤维与EPDM质量比为4∶100~8∶100时,可以有效保持复合材料高温热解后的形状尺寸稳定,并且热解产物弯曲强度在6~18 MPa之间。热分析结果表明,加入PI纤维可以提高可瓷化PKTA/EPDM复合材料的热稳定性。结合热分析和断面SEM分析表明,PI纤维热解、炭化后贯穿在EPDM裂解后的炭层中形成纤维增强炭层结构。这种纤维增强结构在复合材料热解过程中有助于获得尺寸稳定、形状完整的陶瓷产物。     

纳米SiO_2协效纳米Mg(OH)_2阻燃EVA的研究

以纳米二氧化硅(SiO_2)为协效剂,协效纳米氢氧化镁(MH)阻燃乙烯-醋酸乙烯酯(EVA),并制得纳米SiO_2/MH/EVA复合材料。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、氧指数和垂直燃烧测定法对材料的性能进行测试。结果表明:纳米SiO_2与纳米MH间有明显的协同作用,SiO_2含量为6%(wt,质量分数),MH为44%(wt,质量分数),制得的纳米SiO_2/MH/EVA复合材料的阻燃体系氧指数为30.8%,阻燃等级为V-0级,断裂伸长率达到726%,拉伸强度达到3.82MPa。SiO_2/MH在EVA中分散优于纳米MH,纳米SiO2可以有效改善复合材料的力学性能和阻燃性能。     

纳米石墨负载功能化石墨烯纳米带/EVA复合材料薄膜的性能及表征

采用十二烷基硫酸钠改善纳米石墨(CNPs)在水溶液中的分散性,使其均匀负载至功能化石墨烯纳米带(EGNRs)上,制得功能化石墨烯纳米带-纳米石墨复合体(EGNRs_(75%)-CNPs),随后利用溶液涂覆成膜工艺在涂膜机上制得EGNRs_(75%)-CNPs/乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)复合材料薄膜。采用FTIR、XRD、XPS、TEM、FESEM、氧气透过仪、高阻计对不同EGNRs_(75%)-CNPs含量的EGNRs_(75%)-CNPs/EVA复合材料薄膜进行了结构和性能表征。研究表明:EGNRs_(75%)-CNPs以3D网络形式存在,能够抑制纳米带团聚,说明其与EVA基体相容性好。当EGNRs_(75%)-CNPs质量分数为1%时,EGNRs_(75%)-CNPs/EVA复合材料薄膜的氧气透过率降低了67.6%,阻隔性能提高明显;当质量分数为0.8%时,CNPs负载到EGNRs构建3D导电网络,协同发挥增强作用,EGNRs_(75%)-CNPs/EVA复合材料薄膜导电性能提升了约8个数量级,表现出了优良的室温导电性能。     

硅硼复配对木塑复合材料阻燃协效作用的研究

木塑复合材料(WPC)的阻燃研究近年来得到了广泛关注,硅系与硼系阻燃剂作为环境友好型阻燃剂成为了研究热点。将纳米SiO_2、聚硅氧烷分别与硼酸锌复配,应用在杨木粉-聚丙烯复合材料中测试其燃烧性能及力学性能,以判断是否具有阻燃协效作用及其对材料力学性能的影响。结果表明:纳米SiO_2、聚硅氧烷与硼酸锌之间存在阻燃协效作用,当m(纳米SiO_2)∶m(聚硅氧烷)∶m(硼酸锌)=4∶2∶4时,加入20%(wt,质量分数)的阻燃剂,阻燃型复合材料的燃烧性能达到最佳,极限氧指数为32.6%,UL-94达到V-0级,800℃时材料的残炭量达到37.2%。     

EVA/PMMA透明复合材料制备与性能研究

以乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和过氧化二苯甲酰(BPO)为原料,采用原位本体聚合法制备EVA/PMMA复合材料。通过红外光谱(FT-IR)、玻璃化温度(Tg)、热失重(TG)、邵氏硬度、抗弯强度、冲击强度和可见光透过率研究EVA/PMMA复合材料性能。研发发现,EVA对EVA/PMMA复合材料的Tg、分解温度和抗弯强度影响不大,5%~7%EVA与PMMA聚合可制得综合性能优异的高韧EVA/PMMA透明复合材料。其中,硬度由88HD提高到90HD,冲击强度由0.99kJ/m2提高到3.41~4.04kJ/m2,800~400nm波长范围内透过率均大于85%。     

无卤阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫复合材料的制备及性能表征

为使得乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)泡沫复合材料具有阻燃功能,分别添加膨胀石墨-聚磷酸铵(EGAPP)和膨胀石墨-聚磷酸铵-热塑性淀粉(EG-APP-TPS)两种不同复配阻燃剂,通过熔融共混和硫化发泡制备了无卤阻燃EVA泡沫复合材料。采用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、热分析质谱联用(TG-MASS)及扫描电镜(SEM)测试等对EG-APP/EVA及EG-APP-TPS/EVA泡沫复合材料进行表征。结果表明:EG-APP复配阻燃剂添加量为30wt%、EG与APP质量比为1∶4时,EG-APP/EVA泡沫复合材料的LOI达28.1%,UL-94为V-1级;而当EG-APP-TPS复配阻燃剂添加量同为30wt%,EG、APP与TPS质量比为1∶4∶1时,EG-APP-TPS/EVA泡沫复合材料的LOI可达29.3%,UL-94为V-0级。TG-MASS和SEM分析表明:EG、APP和TPS在气相和固相中均具有显著的协同阻燃作用。     

介孔SiO_2复配水滑石协效阻燃EVA性能研究

以乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为基体树脂,水滑石(LDHs)为复配阻燃剂,通过添加协效剂介孔SiO_2制得介孔SiO_2/EVA/LDHs复合材料。对制得的介孔SiO_2/EVA/LDHs复合材料的阻燃和抑烟效果进行表征,并初步探讨相应的阻燃及抑烟作用机理。实验结果表明:制得的介孔SiO_2/EVA/LDHs复合材料极限氧指数(LOI)值最高达到29.5%;阻燃性等级(UL94)达到V-1级以上,热释放峰值为207.29kW/m~2,总热释放为95.7MJ/m~2,具有良好的阻燃性能;在点火和未点火情况下,复合材料均体现出良好的抑烟性能。     

纳米Mg(OH)_2-微胶囊红磷/乙烯-乙酸乙烯酯共聚物阻燃复合材料的性能

以微米Mg(OH)_2(mMg(OH)_2)、纳米Mg(OH)_2(nMg(OH)_2)和微胶囊红磷(MRP)为无卤阻燃剂,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)为聚合物基体,通过熔融共混方法制备了一系列不同阻燃剂含量的Mg(OH)_2-MRP/EVA阻燃复合材料,采用极限氧指数、垂直燃烧、锥形量热分析、热分析、SEM、拉伸试验、流变学分析等方法研究了复合材料的阻燃、力学和加工性能。结果表明,Mg(OH)_2阻燃剂用量相同时,nMg(OH)_2/EVA复合材料的阻燃和抑烟性能比mMg(OH)_2/EVA复合材料更好,但当Mg(OH)_2用量小于60wt%时,nMg(OH)_2/EVA和mMg(OH)_2/EVA复合材料的垂直燃烧等级都达不到V-0级。Mg(OH)_2本身的阻燃效率较低,nMg(OH)_2和MRP对EVA有非常显著的协同阻燃作用,二者掺杂比例适当时可大幅度降低Mg(OH)_2的用量。与nMg(OH)_2/EVA复合材料相比,nMg(OH)_2-MRP/EVA复合材料燃烧时能够生成连续致密的炭层,覆盖在材料表面形成防火屏障,提高其阻燃性能。nMg(OH)_2的热分解反应对nMg(OH)_2-MRP/EVA复合材料的燃烧性能有极其重要的影响。当nMg(OH)_2热分解后再加入到MRP/EVA体系中时,nMg(OH)_2-MRP/EVA复合材料的阻燃和抑烟性能均急剧降低。当nMg(OH)_2∶MRP∶EVA的质量比为40∶10∶100时,nMg(OH)_2-MRP/EVA复合材料同时具有优异的阻燃性能、力学性能和加工性能,可满足实际应用的需要。     

功能化氧化石墨烯纳米带/EVA复合材料薄膜的制备及表征

采用纵向氧化切割多壁碳纳米管法制得氧化石墨烯纳米带(GONRs),通过硅烷偶联剂KH-570与GONRs反应得到功能化氧化石墨烯纳米带,随后利用溶液成型的方法在涂膜机上制得功能化氧化石墨烯纳米带(K-GONRs)/乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)复合材料薄膜.用FTIR,XRD,XPS,TEM,FE-SEM,氧气透过仪和电子万能试验机研究了复合材料的结构与性能.研究表明,本实验成功制得薄条状K-GONRs,其层间距约为0.970nm,相比GONRs增加了0.095nm; K-GONRs形状均一、规整并均匀分散于EVA基体中;当K-GONRs质量分数为1％时,K-GONRs/EVA复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸强度相比纯EVA薄膜分别降低了54.5％和提高了89.3％,阻隔性能和力学性能得到明显改善.     

Li_4Ti_5O_(12)/C复合电极材料的制备及性能研究

以偏钛酸、碳酸锂和葡萄糖为原料,采用高温固相法制得炭包裹钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12)/C)复合材料,采用X-射线衍射和扫描电子显微镜对制得的产物进行表征,最后将制得的Li_4Ti_5O_(12)/C复合材料组装成CR2016扣式电池,并对锂离子电池的性能进行测试。结果表明,锂钛摩尔配合比在1.00∶0.86～1.00∶0.90范围内,煅烧温度800℃,煅烧8h,葡萄糖加入量为10%(wt,质量分数),电流倍率分别为0.1C和5C条件下,比容量分别达到168mAh/g和128mAh/g,制得的Li_4Ti_5O_(12)/C复合材料的电学性能良好。     

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℃。     

硼酸锌含量对麦秸秆/PP复合材料耐霉菌腐蚀性能的影响

为探讨防霉剂硼酸锌对麦秸秆/聚丙烯(PP)复合材料耐霉菌腐蚀性能的影响,对添加不同含量硼酸锌的麦秸秆/PP复合材料进行了霉菌加速腐蚀实验。测试其腐蚀后的力学性能、颜色变化和吸水性,采用FTIR分析其官能团的变化,采用体视显微镜观察并分析复合材料表面霉菌生长情况及表面微观结构。结果表明:硼酸锌对麦秸秆/PP复合材料耐腐蚀性能有较好的改善作用,硼酸锌最佳添加量为2wt%,麦秸秆/PP复合材料腐蚀后表面霉菌生长较少,其弯曲强度、弯曲弹性模量、拉伸强度和冲击强度比不添加硼酸锌分别提高6.5%、50.2%、6.8%和11.1%,吸水率和色差值降低23.9%和30.7%。含量为2wt%的硼酸锌能够有效阻止霉菌菌丝腐蚀麦秸秆/PP复合材料的麦秸秆纤维素和半纤维素,而硼酸锌含量较高时会影响复合材料的界面,导致界面处麦秸秆纤维更易受霉菌腐蚀作用。     

分散相含量对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物/聚丙烯原位微纤复合材料微纤形态、结晶行为及流变和力学性能的影响

利用微纳层叠共挤出装置成功制得EVA/PP原位微纤复合材料(MFCs),并对其微纤形态、力学性能、结晶性能和流变行为进行了研究。结果表明:PP在EVA中能够形成微纤,且随PP含量增加,直径较大的微纤数量显著增多,MFCs的储能模量(G′)和损耗模量(G″)都相应增大。且当PP含量低于10%(质量分数,下同)时,复合材料体系是部分相容的,但当PP含量超过10%时,体系发生相分离现象。PP微纤能够有效提高EVA的拉伸强度。当PP含量为20%时,拉伸强度最大,为16.71MPa,比纯EVA树脂提高了42.9%。差示扫描量热法(DSC)测试显示PP微纤会阻碍EVA的结晶行为,使MFCs的结晶度降低。     

硼酸锌含量对稻壳/PVC复合材料理化性能的影响研究

用挤出成型法制备了不同硼酸锌含量的稻壳/PVC复合材料,考察了硼酸锌的添加量对复合材料的力学性能、防水性能和热稳定性的影响。实验结果表明,除了热稳定性以外,硼酸锌的添加量对各项性能的影响均为先增加后降低。当硼酸锌含量为1.5%(wt,质量分数)时综合性能较好,与未添加硼酸锌的复合材料相比,其拉伸强度、冲击强度、弯曲强度和弯曲模量分别提高了4.5%、39.1%、0.1%和0.2%,8d的吸水率降低了27.8%,热分解后失重率从21.1%提高到30.2%。这可能是因为适量的硼酸锌加入,可以改善PVC和稻壳粉的界面相容性,使得稻壳/PVC复合材料的综合理化性能得以提高。     

PP/EPDM/纳米TiO_2复合材料的性能研究

采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/纳米二氧化钛(纳米TiO_2)/三元乙丙橡胶(EPDM)复合材料,分别研究了纳米TiO_2和EPDM的含量以及不同共混工艺对复合材料力学性能的影响,并对4种工艺制备的复合材料的形态结构进行分析。结果表明:固定纳米TiO_2含量为3%(wt,质量分数,下同),当EPDM的含量为10%时,PP/EPDM/纳米TiO_2三元复合材料的综合力学性能最好;固定EPDM含量为10%,当纳米TiO_2的含量为4%时,PP/EPDM/纳米TiO_2三元复合材料缺口冲击强度最高;二步法工艺均好于一步法工艺,4种工艺中制备得到"核壳"结构的复合材料韧性最好;纳米TiO_2粒子经两次共混分散性更好,有利于提高韧性。     

熔融挤出法制备EPDM增韧PP/Clay复合材料的研究

采用熔融挤出法制备了聚丙烯/粘土/三元乙丙橡胶(PP/Clay/EPDM)复合材料,讨论了EPDM含量对复合材料拉伸性能、冲击性能和耐热性等的影响。结果表明,随着EPDM含量的增加,复合材料的冲击强度先增大后减小,小含量时韧性明显提高,当EPDM质量含量为15%时,材料的冲击强度最佳,断面为韧性断裂;复合材料的热氧稳定性提高,而拉伸强度、耐热性略有下降。     

EVA对MgO/聚烯烃纳米复合材料介电性能的影响

针对高压、超高压直流输电电缆中存在空间电荷效应的现象,文中基于MgO/聚乙烯纳米复合材料,加入乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)进行改性,讨论了EVA的种类及用量对复合材料空间电荷、体积电阻率及直流击穿场强的影响,并通过扫描电镜(SEM)对粒子在复合材料中的分散性进行表征。结果表明,添加VA质量分数为14%的EVA制备的纳米复合材料介电性能要好于添加VA质量分数为50%的EVA,并且此种EVA质量分数为9%时,MgO粒子尺寸为56nm~76nm,达到了纳米级分散,有效地降低了复合材料中的空间电荷密度,对复合材料的体积电阻率和直流击穿场强均有提高。     

EVA对MgO/聚烯烃纳米复合材料介电性能的影响EI北大核心CSCD

针对高压、超高压直流输电电缆中存在空间电荷效应的现象,文中基于MgO/聚乙烯纳米复合材料,加入乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)进行改性,讨论了EVA的种类及用量对复合材料空间电荷、体积电阻率及直流击穿场强的影响,并通过扫描电镜(SEM)对粒子在复合材料中的分散性进行表征。结果表明,添加VA质量分数为14%的EVA制备的纳米复合材料介电性能要好于添加VA质量分数为50%的EVA,并且此种EVA质量分数为9%时,MgO粒子尺寸为56nm^76nm,达到了纳米级分散,有效地降低了复合材料中的空间电荷密度,对复合材料的体积电阻率和直流击穿场强均有提高。     

镁铝复配无卤阻燃剂对EVA/LDPE性能影响研究

以氢氧化镁(MH)和氢氧化铝(ATH)为无卤基材,结合硼酸锌、红磷和硅酮复配制备无卤阻燃剂。将阻燃剂进行改性后与EVA/LDPE共混制备新型无卤阻燃材料。通过正交试验法,研究不同配方无卤阻燃剂对材料的拉伸性能和阻燃性能的影响,进而获得最佳的复配阻燃剂配方。结果表明,在ATH和MH总量为60份的情况下,当MH∶ATH为5∶1,硼酸锌加入量20份,红磷加入量4份,硅酮用量为3份时,复配后无卤阻燃剂对EVA/LDPE的阻燃性能满足垂直燃烧等级UL-94V-0级,机械性能也较好。     

还原氧化石墨烯/TiO_2纳米管复合材料的制备及其光电催化还原CO_2的研究

采用阳极氧化法制备二氧化钛(TiO_2)纳米管,采用改良Hummers氧化法-浓碱法制备还原氧化石墨烯(RGO),采用阳极电化学沉积法制得RGO/TiO_2纳米管复合材料,以复合材料为反应阴极,以铂片(Pt)为反应阳极,光电催化还原二氧化碳(CO_2)为乙醇。并对制得的RGO/TiO_2纳米管复合材料进行了表征。结果证明:采用阳极电化学沉积法施加20V电压反应6h可有效制得RGO/TiO_2纳米管复合材料;以2%(wt.,质量分数)碳酸氢钠(NaHCO_3)水溶液为电解液,在紫外灯照射下施加1.5V电压,反应温度为50℃,反应时间为1h条件下,CO_2被还原为乙醇,产量为185.08nmol/(h·cm~2)。