酚醛树脂/磷酸铝复合材料的制备及性能

以自制的磷酸铝为无机填料,采用热压法制备酚醛树脂(PF)/磷酸铝复合材料,研究了磷酸铝的含量对复合材料力学性能的影响。结果表明,当磷酸铝质量分数为9%时,PF/磷酸铝复合材料的弯曲强度达到最高,与纯PF相比提高了12%,冲击强度提高了95%;磷酸铝质量分数为6%时,复合材料的冲击强度达到最高,与纯PF相比提高了151%。在此基础上,研究了磷酸铝质量分数为9%的复合材料与纯PF在固化性能、热稳定性能及摩擦磨损性能等方面的对比情况。结果表明,磷酸铝使PF的固化变得平稳,在纯PF的固化温度下,复合材料可以完全固化;与纯PF相比,复合材料失重5%时的温度由125℃提高至224℃,在700℃的失重率由99%降低至41%,热稳定性能得到大幅提高;复合材料的摩擦系数相比纯PF略有升高,但磨损率相比纯PF降低了85%,耐磨损性能得到提高。     

热处理工艺对Mini C/SiC复合材料拉伸性能和强度分布的影响

采用5种工艺制备了C纤维束增韧SiC陶瓷基复合材料(Mini C/SiC),研究了热处理工艺对不同制备工艺条件下Mini C/SiC复合材料拉伸性能和强度分布的影响。实验结果表明:在不进行热处理的Mini C/SiC复合材料中引入热解炭(PyC)界面相可提高拉伸性能和强度稳定性。与不进行热处理的MiniC/SiC复合材料相比,对引入PyC界面相复合材料的C纤维束和/或PyC界面相进行热处理均可提高拉伸性能。热处理温度小于等于1700℃时,先对C纤维进行热处理然后再沉积PyC界面相的MiniC/SiC复合材料,其拉伸性能最好。热处理温度为2 000℃时,先对C纤维沉积PyC界面相然后再进行热处理的Mini C/SiC复合材料,其拉伸性能最好。热处理温度对Mini C/SiC复合材料变形行为有着显著的影响,热处理温度不同时,复合材料表现出了不同的变形行为。     

高温处理对酚醛树脂基复合材料性能的影响

以自制的酚醛树脂(PF)为基体,玻璃纤维布(GFC)、高硅氧玻璃纤维布(HSGFC)和碳纤维布(CFC)为增强体,采用铺层模压法制备了PF/GFC,PF/CFC和PF/HSGFC复合材料,并在200~800℃范围内对复合材料进行了高温处理,研究了不同处理温度对这3种复合材料失重率和力学及烧蚀性能影响。结果表明,当处理温度高于400℃后,3种复合材料的失重率随处理温度升高逐渐增大,其中,PF/CFC的失重率最大,而PF/GFC的失重率最低;但800℃下3种复合材料的失重率均在10%以下。随处理温度升高,3种复合材料的弯曲强度、压缩强度、拉伸强度总体上均先增大后减小,当处理温度为400℃达到最大,烧蚀性能具有与力学性能相反的变化趋势。在400℃的处理温度下,PF/GFC的弯曲强度、质量烧蚀率和线烧蚀率最高,拉伸强度最低;PF/CFC的压缩强度、拉伸强度最高,线烧蚀率最低;而PF/HSGFC的压缩强度和弯曲强度最低,其质量烧蚀率也最低。     

植物纤维增强阻燃酚醛泡沫的制备及性能研究

采用热处理杨木纤维和硅溶胶对酚醛泡沫（PF）进行增韧和阻燃改性,探究不同热处理方式对杨木纤维表面、热学性能及微观结构的影响,探究热处理杨木纤维、硅溶胶的添加量对PF性能的影响。结果表明：与未处理杨木纤维相比,碱热处理杨木纤维的最大质量损失速率的温度降低37℃,残炭率提高7.5%。与纯PF相比,只添加15%碱热处理杨木纤维的PF的压缩强度和冲击强度分别增加23 kPa和0.62 k J/m2,粉化率降低6.22%,LOI由25.66%降至23.11%,说明碱热处理植物纤维可以增强增韧PF,但降低PF的阻燃性能。继续添加20%的硅溶胶,PF的压缩强度和冲击强度进一步提高,粉化率降至5.59%,LOI提高至32.11%,说明硅溶胶可以进一步增韧增强PF,并改善植物纤维对PF燃烧性能的影响。     

PA66/TLCP/HNTs纳米管复合材料的制备与性能

采用熔融共混方法制备了尼龙(PA)66/热致液晶聚合物(TLCP)/埃洛石纳米管(HNTs)复合材料,研究了其热性能、微观形态及力学性能.结果表明,当TLCP的质量分数为4%、HNTs的质量分数为15%时,复合材料的综合性能最佳.其拉伸强度、拉伸弹性模量、弯曲强度及弯曲弹性模量相比纯PA66分别提高了30.4%、76.9%、34.4%、91.7%.熔体的加工流动性得到改善,PA66/TLCP/HNTs复合材料的吸水性能明显降低.少量的TLCP有利于提高PA66/TLCP复合材料的结晶性能和熔融温度;HNTs的加入能提高复合材料的结晶温度,与基体有较好的界面结合;TLCP及HNTs能在基体中均匀地分散,TLCP在PA66/TLCP/HNTs复合材料中形成微纤结构,且沿纤维轴方向取向.     

热处理对PEEK/MWCNTs复合材料性能影响

对聚醚醚酮(PEEK)/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料进行热处理,研究热处理温度对PEEK/MWCNTs复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明:热处理可明显提升复合材料力学性能,与未热处理相比,拉伸强度和弯曲强度分别提升了9.2%和18.6%。热处理可明显提高复合材料熔点和结晶度,250℃下热处理的复合材料熔点升到348.13℃,结晶度升到31.5%。同时热处理可明显提高PEEK/MWCNTs复合材料储能模量。最佳热处理温度为250℃,最佳热处理时间为2h。     

PP/石墨/Al2O3导热复合材料的制备及性能

选择粒径为15μm鳞片石墨(FG)和3μm Al2O3混杂导热填料,采用新型同向非对称双螺杆挤出机,当Al2O3质量分数为20%时,改变FG的质量分数,制备PP/FG/Al2O3导热复合材料,研究混沌混合加工对导热复合材料性能的影响。结果表明,随着FG含量的增加,导热复合材料的拉伸强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,而断裂伸长率、冲击强度逐渐减小,弯曲弹性模量逐渐增大,加工流动性能变差。当FG质量分数为40%时,导热复合材料的拉伸强度和弯曲强度有最大值,分别为32.76,46.88 MPa;抵抗热变形能力和热稳定性能逐渐提高,热导率逐渐增大。当FG质量分数为50%时,维卡软化温度提高7.2℃,负载变形温度提高38.6℃,最大分解速率温度提高13.7℃,热导率是未填充FG的6.6倍、纯PP的7.9倍。制备的导热复合材料具有优异的力学、耐热、导热性能。     

碳纳米管对酚醛树脂/碳纤维复合材料力学性能的影响

利用碳纳米管(CNTs)对酚醛树脂(PF)进行改性,研究了CNTs含量对PF/碳纤维(CF)复合材料力学性能的影响。研究表明,CNTs能够明显提高PF/CF复合材料的力学性能,当CNTs的含量为0.5%时,复合材料的弯曲强度达到最大值(891.8MPa),与未加入CNTs时相比提高了168.4MPa,而弯曲弹性模量降低了9.5GPa;当CNTs的含量为1.5%时,复合材料的压缩强度、层间剪切强度、冲击强度均达到最大值,与未加入CNTs时相比,分别提高了10.4%、79.2%、71.9%。     

CF表面处理对SLS用PA12/CF复合材料性能的影响

利用热空气处理法和浓硝酸处理法分别对碳纤维(CF)进行表面处理,然后与尼龙(PA)12粉末按量比3∶7通过机械混合法制备PA12/CF复合粉末材料。将复合粉末材料进行注塑成型,考察了热处理温度及浓硝酸处理时间对复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明,浓硝酸处理时间为1 h处理效果最好,与未处理的CF复合材料相比,注塑样条拉伸强度提高23%,弯曲弹性模量提高133%,维卡软化点提高6.2℃;扫描电子显微镜分析表明,经过热处理后的CF在PA12基体中分散均匀,两者的界面相容性良好。     

机械力改性芦苇纤维及其对聚乳酸复合材料的阻燃性能研究

采用机械力化学法对芦苇纤维（RF）进行磷酰化改性,并将改性后的磷酰化芦苇纤维（MPRF）与聚乳酸（PLA）共混制备复合材料,研究了MPRF对复合材料热稳定性、阻燃性、燃烧性能以及力学性能的影响。结果表明,磷元素成功接枝到芦苇纤维表面,800 ℃时的残余质量增加;随着MPRF添加量的提高,PLA复合材料的阻燃性能随着MPRF的加入而逐渐增加,当MPRF添加量为40 %（质量分数,下同）时,其弯曲强度和拉伸强度可达266.9 MPa和44.7 MPa,极限氧指数为24.6 %;最大热释放峰值下降到366.9 kW/m²,与PLA相比下降了39.3 %,有效降低复合材料的火灾危险性。     

锦葵纤维增强聚丙烯基复合材料力学性能研究

分别制备了锦葵纤维含量为10 %（质量分数,下同）、20 %、30 %、40 %和50 %的锦葵纤维增强增强聚丙烯基复合材料,研究了纤维含量对该复合材料拉伸性能和弯曲性能的影响,并与苎麻纤维增强聚丙烯基复合材料进行了对比。结果表明,随着锦葵纤维含量的增加,锦葵纤维增强聚丙烯基复合材料的拉伸强度和拉伸弹性模量逐渐增加,而弯曲强度和弯曲弹性模量呈现先增大后减小的趋势,当纤维含量为40 %时达最大值;纤维含量均为30 %时,除拉伸弹性模量外,锦葵纤维增强聚丙烯基复合材料的各项指标均低于苎麻纤维增强聚丙烯基复合材料。     

SiO_2杂化环保型酚醛树脂的研究与制备

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,成功制备了玻璃纤维增强型改性PF(酚醛树脂)基复合材料的基体树脂——环保型纳米SiO2/PF。研究结果表明:当w(TEOS)=10%时,PF/SiO2复合材料的综合性能相对最好,其拉伸强度(758 MPa)、弯曲强度(945 MPa)和冲击强度(261 kJ/m2)分别比未改性体系提高了144%、53%和30%;改性PF体系的最大失重速率温度比纯PF体系提高了40～50℃,其热分解第二阶段的活化能由134.41 kJ/mol升至240.72 kJ/mol;玻璃纤维增强型PF/SiO2复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率分别比纯PF体系降低了22.5%和8.4%。     

表面处理方法对剑麻纤维/酚醛树脂复合材料性能的影响

分别采用碱、硅烷偶联剂、阻燃剂对剑麻纤维(SF)进行表面处理,采用模压成型工艺制备了SF/酚醛树脂(PF)复合材料。研究了SF表面处理方法对SF/PF复合材料的摩擦磨损性能、力学性能、吸水性的影响,借助扫描电镜观察了复合材料磨损面的形貌。结果表明:SF经阻燃剂处理后,SF/PF复合材料的磨损体积为0.00053cm3,比未处理的SF/PF复合材料减少了77.2%;SF经硅烷偶联剂处理后,SF/PF复合材料的冲击强度、弯曲强度分别比未处理的SF/PF复合材料提高18.7%、15.4%,且耐水性也有一定改善。     

纱罗网格织物增强PP/黄麻复合材料力学性能

为了进一步提升天然纤维非织造布增强复合材料的力学性能以及可设计性,以纱罗网格织物作为加强筋,覆盖于聚丙烯（PP）/黄麻非织造布表面,采用模压成型工艺制备纱罗网格织物增强PP/黄麻复合材料（LRPJC）。研究了LRPJC的拉伸性能、弯曲性能以及冲击性能,探讨了其能量吸收机理。采用扫描电子显微镜和超景深三维显微系统观察复合材料的断面,分析了LRPJC的损伤机理。研究结果表明,LRPJC的拉伸强度和拉伸弹性模量分别为43.09 MPa和5.02 GPa,比未加筋的PP/黄麻复合材料（PJC）的拉伸强度和拉伸弹性模量分别提高了7%和20.67%。LRPJC的弯曲强度和弯曲弹性模量分别为71.13 MPa和6.60 GPa,比PJC的弯曲强度和弯曲弹性模量分别提高了18.87%和23.33%。与PJC在拉伸和弯曲过程中的能量吸收相比,LRPJC拉伸过程中能量吸收和弯曲过程中能量吸收分别为124.64 kJ/m²和8.51 kJ/m²,分别提高了65.97%和135.45%。LRPJC的冲击强度与PJC相比提高了141.17%。动态热机械测试结果显示,随...     

热塑性弹性体改性聚苯乙烯复合材料的制备及力学性能研究

选用热塑性弹性体苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)作为聚苯乙烯(PS)改性剂,制备PS/SBS共混复合材料,对其拉伸性能、弯曲性能、冲击性能、熔体流动速率、热稳定性及耐热性能进行测试,并对断面形貌进行表征。结果表明:SBS与PS具有很好的相容性。SBS添加量从0增加至20%,PS/SBS复合材料的冲击强度、熔体流动速率、峰值温度、维卡软化温度分别从13.08 kJ/m2、9.0 g/10min、403℃、84℃增加至51 kJ/m2、11.9 g/10min、420℃、89.3℃。SBS的添加有效提高复合材料的韧性及热学性能,但降低复合材料的拉伸性能。当PS/SBS质量比为92∶8,改性PS复合材料的拉伸性能与纯PS相比减弱幅度较小,且PS/SBS的冲击强度、熔体流动性、热稳定性、耐热性、相容性均显著提高,复合材料性能最佳。     

汽车内饰用PP/黄麻纤维复合材料力学性能

采用转矩流变仪混合造粒,通过注射成型方法制备了聚丙烯(PP)/黄麻纤维复合材料,研究了对纤维表面进行处理的NaOH浓度、纤维含量和相容剂的含量对PP/黄麻纤维复合材料力学性能的影响,采用扫描电镜对纤维表面及复合材料的断面形貌进行分析。结果表明:黄麻纤维经过碱处理后PP/黄麻纤维复合材料的力学性能优于纤维未处理的复合材料的力学性能,随着NaOH浓度的提高,PP/黄麻纤维复合材料的拉伸强度和冲击强度增加,在NaOH浓度为16%时,其拉伸强度和冲击强度最佳;其弯曲强度随着NaOH浓度的提高先增加而后下降,在8%浓度时,弯曲强度最大。随着纤维含量的提高,PP/黄麻纤维复合材料的拉伸强度和弯曲强度先增加后下降,在纤维含量达到20%时,PP/黄麻纤维合材料的拉伸强度和弯曲强度达到最大。随着纤维含量的提高,PP/黄麻纤维复合材料的冲击强度降低。相容剂的加入使得PP/黄麻纤维复合材料的拉伸强度和弯曲强度明显增加。     

PP/甘蔗皮纤维复合材料的拉伸性能

采用热压工艺制造聚丙烯(PP)/甘蔗皮纤维复合材料,并研究其拉伸性能。研究热压温度为175℃、压力为2 MPa、时间15 min工艺条件下纤维粒径大小和质量分数对复合材料拉伸强度和拉伸弹性模量的影响。结果表明:在甘蔗皮纤维质量分数为40%条件下,复合材料拉伸性能随着粒径减小呈现先增加后减少的趋势,当纤维粒径为40~60目(0.45~0.3 mm)时材料拉伸强度最大,为8.58 MPa,此时弹性模量为2.44 GPa;在相同纤维粒径40~60目条件下,纤维质量分数为40%时PP复合材料拉伸强度最大,纤维质量分数为50%时PP复合材料拉伸弹性模量最大,达到2.65 GPa。根据实验结果,甘蔗皮纤维增强PP复合材料在纤维粒径为40~60目、质量分数在40%时综合拉伸性能最佳。     

弹性固化环氧树脂体系及其复合材料研究

制备了一种体育用品用弹性固化EP(环氧树脂)体系,并着重探讨了其与碳纤维制成的复合材料的相关性能。研究结果表明:弹性固化EP体系的相对最佳固化温度为113.5~147.0℃,95~110℃时固化度超过90%;复合材料的横向拉伸强度60.00 MPa、拉伸弹性模量≥8.20 GPa、弯曲强度≥1.50 GPa、弯曲弹性模量110.00 GPa和层间剪切强度82.00 MPa,经98℃水煮48 h后,复合材料的弯曲性能和层间剪切强度与国内外同类产品(150℃固化40 min)的性能相当;纤维表面有树脂附着,并且有部分树脂浸润纤维,说明该弹性固化EP体系与碳纤维之间的浸润效果良好。     

车用连续纤维增强热塑性环氧树脂复合材料制备及性能

采用原位聚合法,在甲基三苯基溴化膦催化剂作用下,以双酚A二缩水甘油醚通过双酚A进行扩链的方法制备热塑性环氧树脂,并将其与传统热固性复合材料进行了对比。结果表明,热塑性复合材料层合板与热固性复合材料层合板相比,拉伸强度及拉伸弹性模量略低,弯曲强度、弯曲弹性模量可以达到热固性复合材料层合板的86%和80%,基本能够媲美热固性复合材料。热塑性复合材料与短切纤维增强的片状模塑料及玻纤增强尼龙6、聚丙烯等热塑性复合材料相比,强度、模量相对更高。此外,其不仅具有较高的力学性能,且具有较高的玻璃化转变温度,能够在较宽的温度范围内作为结构材料使用。该制备热塑性复合材料的方法具有较好的工艺性,可以方便实现连续纤维增强热塑性复合材料的大规模工业化生产;制备的热塑性复合材料具有优良的综合性能,可应用于汽车零部件领域。     

针刺石英纤维预制体增强石英陶瓷复合材料的制备研究

以针刺石英纤维预制体、硅溶胶等为原料,采用溶胶-凝胶的方法制备了石英纤维增强石英陶瓷复合材料。研究了热处理温度对纤维形貌和纤维布拉伸性能的影响以及烧结温度对复合材料弯曲强度的影响。结果表明:石英纤维预制体经丙酮浸泡烘干后,经450℃热处理2h,可以完全去除纤维表面的浸润剂;复合材料经450℃烧结2h,材料弯曲强度为78.5MPa,拉伸强度为31.8MPa,抗压强度为88.8MPa,可以达到天线罩材料力学性能的要求。