苎麻纤维增强原位阴离子聚合尼龙6复合材料的制备及性能研究

以己内酰胺为单体,经热处理的苎麻纤维(RF)为增强材料,采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)成功制备了苎麻纤维增强原位阴离子聚合尼龙6(APA6)复合材料.主要研究了热处理前后苎麻纤维表面官能团、结晶性能、力学性能和微观形貌的变化,并对复合材料的冲击断面、力学性能和热性能进行了考察.研究表明:当热处理温度为280℃时,苎麻纤维表面的羟基数量显著减少,结晶度略有降低,拉伸强度和模量有所下降,但苎麻纤维的形貌未有明显变化.RF/APA6复合材料中苎麻纤维与树脂的界面结合良好,与APA6相比,复合材料的拉伸强度略有提高,拉伸模量和弯曲性能得到明显提升,同时热稳定性显著提高.     

原位聚合法制备尼龙6复合材料的研究进展

综述了近年来国内外尼龙6原位复合材料的研究进展.基于改性剂的不同,将其分为无机纳米粒子/尼龙6原位复合材料、有机高分子聚合物/尼龙6原位复合材料和碳纳米管/尼龙6原位复合材料.重点介绍了这三类复合材料的力学性能和耐热性能.     

阴离子原位聚合碳纤维增强尼龙6界面的研究

碳纤维表面可接枝上高聚物活性官能团,以调节复合材料中纤维与树脂之间的界面效应,从而改善复合材料的性能,通过控制接枝高聚物的结构可以很好的设计具有预定性能的界面层。热处理对纤维的强度不会造成影响,其表面官能团含量在1h附近达到最大值。未经异氰酸酯接枝处理的碳纤维表面没有聚合接枝尼龙大分子,热处理后再经过异氰酸酯处理,能明显看到尼龙分子接枝到纤维表面。当聚合单体中不添加活化剂,纤维表面的树脂接枝率可达到18.8%;单体中添加0.003的活化剂(占单体摩尔比),碳纤维表面的尼龙6接枝率只有7.65%,这是单体基体与纤维界面反应竞争的结果。碳纤维表面对原位聚合生成的尼龙以及改性尼龙结晶有很大影响,碳纤维未接枝处理时表面形成的横晶比较少;碳纤维接枝处理后可以看见纤维附近存在大量晶体结构,结晶体密度高,有利于材料性能改良。     

RTM成型玻璃纤维增强阴离子聚合尼龙6复合材料及其性能

针对己内酰胺阴离子聚合反应特性,通过自行设计的适合该反应体系的树脂注射成型机和搭建的热塑性树脂传递模塑(T-RTM)成型实验平台,在恒压注射条件下,成功地制备了玻璃纤维(GF)体积分数高达48vol％的GF增强阴离子聚合尼龙6(APA-6)复合材料.研究了不同进料方式和压力、模具温度和纤维含量等工艺条件对GF/APA-...     

原位聚合聚酰亚胺改性尼龙树脂的制备与性能

塑料的高性能化已经成为当前研究的热点。选择耐水性优良的双酚A型二酐和双酚A型二胺作为反应单体,二步聚合得到分子量很高的端酸酐聚酰亚胺,利用酸酐的活性,接枝上酰基己内酰胺活性基团,聚合得到PI改性尼龙树脂,通过红外分析证明上述各步反应是成功的。聚酰亚胺(PI)改性尼龙的力学性能随着聚酰亚胺用量和分子量的增加而增加,明显优于一般工程塑料。微观分析聚酰亚胺分子并没有进入尼龙树脂的结晶相,而是形成致密的片晶存在尼龙基体中。     

阴离子原位聚合尼龙6/ABS合金的研究

采用HDI缩二脲封端端羟基丁腈橡胶预聚物,制备大分子橡胶改性活化剂,以氢氧化钠为催化剂,选择不同配比的ABS树脂加入熔融己内酰胺单体中,确定聚合温度为160℃~180℃,通过阴离子聚合制得ABS/PA6共混物。耐水性和吸水后力学性能分析得知,合金共聚物吸水率比纯PA6明显降低,合金吸水后力学性能有不同程度的降低,但吸水后力学损失量比纯PA6低很多。电镜测试表明原位反应增容因PA6与ABS两相界面张力降低,使ABS分散颗粒变小并更均匀地分散于PA6中。     

原位阴离子开环聚合法制备连续玻璃纤维增强阴离子聚酰胺-6复合材料及其性能

采用原位阴离子开环聚合法制备了连续玻璃纤维(GF)增强阴离子聚酰胺-6(APA6)复合材料,考察了催化剂配比和聚合温度对APA6树脂转化率和分子量的影响,采用DSC和TGA研究了聚合温度和时间对连续GF/APA6复合材料结晶度的影响,进一步探讨了聚合温度和时间对连续GF/APA6 复合材料力学性能的影响,采用SEM观察了复合材料的拉伸断裂形貌。结果表明: 当聚合温度为150 ℃,聚合时间为45 min时,连续GF/APA6 复合材料的力学性能达到最高,材料的拉伸强度为538.1 MPa,弯曲强度为497.2 MPa,层间剪切强度为52.5 MPa;SEM分析表明,APA6树脂基体与玻璃纤维具有较好的结合性。     

原位聚合法制备连续玻璃纤维增强尼龙6复合材料的改性和性能

尼龙6(PA6)树脂具有优异的性能,其连续纤维复合材料在汽车、航空航天领域具有广泛应用.但是PA6树脂熔融后黏度较高,不易对连续纤维充分浸渍,并且连续纤维与PA6的复合材料界面黏附性较差,限制了其复合材料的性能和应用.针对这些问题,文中对连续玻璃纤维增强尼龙6(CGF/PA6)复合材料开展了研究.首先,采用阴离子开环聚合制备PA6,确定了其最佳制备工艺;其次,用硅烷偶联剂KH550(AP)对连续玻璃纤维(CGF)进行改性,并对其进行了红外光谱表征;最后,通过原位聚合法制备了CGF/PA6复合材料,研究了AP改性对CGF/PA6复合材料力学性能的影响,并对CGF/PA6复合材料的拉伸断口进行了扫描电镜分析.结果表明,AP被键合到了CGF表面,AP改性可以增强CGF/PA6复合材料的界面黏附性,从而使CGF/PA6复合材料的拉伸强度得到改善,当AP用量为2%时,CGF/PA6复合材料的拉伸强度高达88.52 MPa,此时,复合材料的断裂伸长率最低,为4.90%.CGF/PA6复合材料的冲击强度变化不大,均在50 kJ/m2左右,说明复合材料的韧性受CGF表面改性影响较小.     

聚醚砜／MC尼龙6原位复合材料的制备和性能

用阴离子原位聚合法制备聚醚砜／MC尼龙6原位复合材料,研究了聚醚砜与已内酰胺、尼龙6各组分之间的相互作用．结果表明,依靠其组分之间强烈的作用力,使PES能以较小的相畴均匀的分散在尼龙6基体中;酰胺基团上的氢原子能与聚醚砜中的砜基之间产生氢键作用,从而促进了聚醚砜在已内酰胺熔体中的溶解．聚醚砜与尼龙6之间的这种氢键互作用,强烈抑制了尼龙6的分解过程,提高了复合材料的热稳定性,2％PES时,其分解温度提高了79℃．较小含量的PES对复合材料的力学性能影响较小,当其含量超过4％时,尽管复合材料的强度有所下降,但韧性显著提高,体现了刚性有机粒子增韧的作用．     

碳纤维增强尼龙6复合材料的阴离子聚合反应注射成型工艺

以己内酰胺为原料,自制己内酰胺钠(C10)、双酰化内酰胺-1,6-己二胺(C20)分别为引发剂和活化剂,首先对适用于反应注射成型技术(RIM)的尼龙6(PA6)阴离子聚合工艺进行探究。实验结果表明,提高引发剂浓度可提升聚合反应速率,转化率受影响并不明显,但分子量有所降低;而提高活化剂浓度,会导致聚合反应不完全;随着聚合温度的升高,反应速率明显加快,同时分子量增大,结晶度呈下降趋势。最终选取1.5 mol%的C10、1 mol%的C20,浸胶温度100℃、聚合温度180℃的工艺参数,利用自行研制的反应注射设备成功制备了单向碳纤维增强尼龙6 (CF/PA6)复合材料单向板,其沿纤维方向的拉伸强度可达974.2 MPa,弯曲强度达786.9 MPa。      

碳纤维增强尼龙复合材料渗透模型的研究

建立了热塑性树脂熔体渗透浸渍纤维的理论模型,由此表征了工艺参数、熔体黏度和纤维结构对浸渍时间的影响规律.结果表明,熔融尼龙树脂复合材料的理论纤维体积率很难达到70%以上.采用原位聚合方法能使尼龙树脂熔体黏度降低几个数量级,并能提高树脂基体熔体对纤维的浸渍效率.     

玻璃/苎麻纤维混杂复合材料力学性能研究

混杂纤维增强复合材料由于可以综合利用各种纤维的优点,极大的提高了复合材料的性能,拓展了复合材料的适用范围。本文采用玻璃纤维和苎麻纤维混杂酚醛树脂制备复合材料,研究了复合材料混杂比和铺层顺序对混杂纤维复合材料力学性能的影响。从结果可以看出,玻璃纤维和苎麻纤维的不同比例对混杂复合材料的力学性能有着显著的影响,而采用玻璃纤维作为芯层的时候可以获得较好的拉伸性能,采用苎麻纤维作为芯层的时候可以获得较好的弯曲和剪切性能。     

高强玻纤增强ABS复合材料的制备及性能

以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)及玻璃纤维(GF)为原料,以苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)和环氧树脂(E-poxyresin)作为界面相容剂,研究了界面相容剂对玻璃纤维增强ABS复合材料力学性能及界面粘接的影响。结果表明,加入SMA或环氧树脂,玻纤增强ABS复合材料的力学性能明显提高;SMA与环氧树脂复配有明显的协同效果,同时加入SMA和环氧树脂后的复合材料的性能更加优越,界面粘接性能得到很大的改善,在玻纤加入量为30%时,其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度较未添加界面相容剂时分别提高了44%、29%、100%。     

纤维增强尼龙复合材料的摩擦磨损性能研究

分别研究了不同条件下连续C纤维和三维编织纤维增强铸型尼龙复合材料的摩擦磨损性能,并对磨痕和磨屑表面形貌进行了观察和分析.结果表明:干摩擦条件下三维编织C纤维增强铸型尼龙(简称C3D/MCPA)复合材料的磨损率明显低于连续C纤维增强铸型尼龙(简称CL/MCPA)复合材料;水润滑条件下C3D/MCPA复合材料的摩擦系数和磨损率几乎为干摩擦时的50%.三维编织C纤维/芳纶纤维混杂增强铸型尼龙(简称HF/MCPA)复合材料中随C纤维相对体积比的提高,磨损率下降而摩擦系数变化不大.     

改性炭纤维增强聚四氟乙烯复合材料的制备

研究了不同处理条件对复合材料拉伸、摩擦性能的影响,并对拉伸断口及磨损表面形貌进行了分析。结果表明,Ar等离子体处理、聚四氟乙烯乳液包覆的炭纤维能有效增大复合材料界面结合力并提高拉伸强度;当处理时间为9 min时,复合材料的拉伸强度为24.3 MPa,断裂伸长率为340%,磨损率为2.4×10-6mm3/N.m;与纯PTFE相比,拉伸强度和断裂伸长率分别提高了48%和100%,磨损率下降55.6%。     

碳纤维表面结构对复合材料吸湿性能的影响

通过改变阳极氧化处理程度得到了具有不同表面结构的碳纤维, 然后将其与环氧树脂加工成碳纤维/树脂基复合材料, 研究了碳纤维的化学结构与湿热环境下复合材料吸湿之间的关系。结果显示: 阳极氧化处理后碳纤维表面的活性显著提高, 碳纤维表面含氧官能团的含量大幅增加, 尤其是-OH由处理前18.62%提高到处理后的34.84%。随着湿热处理条件的改变, 复合材料的吸湿机理也有所差异, 且温度是影响复合材料吸湿的重要因素。碳纤维表面活性越高, 复合材料达到吸湿平衡时的平衡吸湿量越大, 而平衡吸湿量的增加又会导致复合材料层间剪切强度(ILSS)下降幅度增大。     

植物纤维增强PS木塑复合材料的性能研究

以木纤维、竹纤维和聚苯乙烯为主要原料,加入偶联剂、润滑剂、增塑剂等加工助剂,经挤出注塑制备聚苯乙烯/木纤维复合材料。研究了植物纤维种类和添加质量分数、偶联剂KH-550添加质量分数对PS木塑复合材料力学性能的影响。结果表明：木纤维和偶联剂的加入都使复合材料的力学性能呈先增大后减小的趋势。当木纤维添加质量分数为25%,偶联剂KH-550添加质量为木纤维添加质量的1.5%时,复合材料具有最大的拉伸强度、弯曲强度和断裂伸长率,分别为30.2MPa,86MPa和8.74%,缺口冲击强度随木纤维添加质量分数的增加而减小。木纤维和竹纤维填充的两种复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度相差不大。     

碳纤维增强水泥基复合材料的发展与研究

传统的水泥混凝土材料由于功能单一、脆性大、自重大、抗拉强度和抗弯强度差,在一些特殊领域中的应用受到了很大限制.碳纤维由于具有高比强度、高比模量、密度小、耐腐蚀、导电性好、对人畜无害等优异性能而颇受材料科学工作者的青睐,被视为许多复合材料的优良增强体.将碳纤维加入到水泥基体中,制成碳纤维增强水泥基复合材料,不仅可改善水泥自身力学性能的缺陷,使其具有高强度、高模量、高韧性,更重要的是能把普通的水泥建筑材料变成对温度和应力敏感、具有自感知内部应力和损伤及一系列电磁屏蔽性能的智能材料.