HDPE/CNTs复合材料的制备及性能研究

以高密度聚乙烯(HDPE)为基体、碳纳米管(CNTs)为导热填料,通过熔融共混法和溶液共混法制备了HDPE/CNTs导热复合材料;研究了CNTs添加量和尺寸对复合材料力学性能、热导率、维卡软化温度和熔体流动速率的影响,并对比了两种制备方法对复合材料力学性能和热导率的影响。结果表明:随着CNTs用量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和热导率均明显提高;直径大的CNTs更有利于复合材料性能的提升;加入10%的CNTs后,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和热导率分别提高了33.43%、36.31%和52.59%(测试温度60℃);采用熔融共混法制备的复合材料的性能提高更明显。     

EP/AlN/MWCNTs导热复合材料性能研究

采用硅烷偶联剂KH–550对氮化铝(Al N)颗粒进行表面处理,对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行氧化处理。通过溶剂和超声分散法,分别制备了环氧树脂(EP)/Al N,EP/MWCNTs及EP/Al N/MWCNTs复合材料,用万能试验机测试了复合材料的冲击强度与弯曲强度,用热导率测定仪测试了其热导率,用扫描电子显微镜和透射电子显微镜测试了其微观结构。结果表明,Al N,MWCNTs在EP基体中分散均匀;单独或同时加入填料Al N和MWCNTs均能够提高EP复合材料的力学性能和导热性能。随着Al N,MWCNTs含量的增加,EP/Al N,EP/MWCNTs及EP/Al N/MWCNTs复合材料的冲击强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,而热导率呈现逐渐增大的趋势;EP/Al N/MWCNTs复合材料的热导率明显高于相同份数Al N的EP/Al N复合材料的热导率。当MWCNTs含量为1.5份、Al N含量为40份时,EP/Al N/MWCNTs复合材料的综合性能最优异,冲击强度为22.118 k J/m2,弯曲强度为124.40 MPa,热导率达到0.434 W/(m·K)。     

PP/石墨/CaCO3导热复合材料制备及性能

采用熔融共混法制备聚丙烯(PP)/石墨/CaCO3导热复合材料,分别研究了CaCO3增韧母料、石墨的添加量对复合材料导热性能及力学性能的影响。结果表明:500A的CaCO3增韧母料对改善复合材料的综合性能最为有效;将石墨和500A共混复合时,可以同时提高复合材料的刚性和韧性;随着500A及石墨用量的增加,复合材料的热导率及热稳定性相应提高,熔融温度略微下降;复合材料中PP的结晶度随500A用量的增加而下降,随石墨用量的增加而增加;PP/石墨/500A(质量比45/30/25)复合材料的热导率为纯PP的3倍,缺口冲击强度与纯PP相近,拉伸强度有所下降,弯曲强度和弯曲模量增加了28%。     

导热填料对EP/SiC/CF复合材料摩擦层热性能的影响

为了提高竞技用自行车的制动性能,先将环氧树脂(EP)和碳化硅混合制备了改性树脂,利用浸渍-模压法制备了一种用于自行车轮圈刹车部位的EP/SiC/碳纤维(CF)复合材料摩擦层样品,利用自制的热导率测试装置研究了导热填料的含量对摩擦层样品的热性能影响,并且对摩擦层样品的厚度规格参数进行了优化。结果表明,摩擦层样品随着时间的增加,表面温度逐渐升高达到平衡;随着改性树脂中导热填料的含量增加,摩擦层样品平衡温度升高,且升温速率下降加快;摩擦层样品的高温热导率随着填料含量的增加而增大,不同厚度摩擦层样品的定值升温时间/厚度的比值不同。综合考虑,改性树脂中导热填料质量分数为6%、厚度为0.5 mm的复合材料摩擦层适用于复合材料自行车轮圈的刹车结构。     

聚丙烯/铝粉复合材料导热性能的研究

研究了聚丙烯 (PP) /铝粉改性复合材料的综合力学性能和导热性能。结果表明 ,用热导率高的铝粉对PP进行填充改性 ,可明显提高PP复合材料的热导率 ,当铝粉体积分数接近 3 0 %时 ,PP/铝粉复合材料的热导率达到 3 5 8W/ (m·K) ,是纯PP树脂的 14倍 ;但综合力学性能有所下降。同时发现Y Agari公式只能在低填充情况下适用。     

HDPE/木粉复合材料抗蠕变性能研究

利用添加交联剂过氧化二异丙苯(DCP)及刚性树脂聚苯乙烯(PS)两种方法来改进高密度聚乙烯(HDPE)木塑复合材料的弯曲蠕变性能。研究了DCP、PS和木粉的含量对HDPE木塑复合材料抗蠕变性能及弯曲性能的影响。结果表明,随着DCP、PS用量的增加,木塑复合材料的弯曲性能提高,同时复合材料的蠕变性能增强,其蠕变形变降低。     

连续玄武岩纤维平纹布增强碳纳米管改性酚醛树脂复合材料的研究

采用碳纳米管(CNTs)对S-157树脂基体进行改性,同时研究了不同分散工艺和CNTs质量分数(质量含量)对复合材料力学性能和烧蚀性能的影响。研究结果表明:使用CNTs对S-157酚醛树脂进行改性,采用球磨分散和超声分散相结合的分散工艺,可以明显提高CNTs/CBFTC/S-157PR复合材料的力学性能,但其烧蚀性能略有降低;当CNTs质量分数为0.5%时,CNTs/CBFTC/S-157PR的弯曲强度和压缩强度最大;当CNTs质量分数为1.5%时,CNTs/CBFTC/S-157PR的拉伸强度最大。     

炭黑/碳纳米管并用比对天然橡胶复合材料物理性能和导热性能的影响

研究炭黑(CB)/碳纳米管(CNTs)并用比对天然橡胶(NR)复合材料物理性能和导热性能的影响,结果表明:与CB/NR复合材料相比,CB/CNTs/NR复合材料的性能提高;当CB/CNTs并用比为28/7时,复合材料的物理性能最佳、储能模量最大、损耗因子峰值最小、热导率最高。透射电子显微镜分析表明:当CB/CNTs并用比为28/7时,CB与CNTs分散均匀,CNTs无弯曲团聚,良好桥接CB,构成有效的填料网络;当CNTs用量继续增大,CNTs和CB出现团聚现象。NR复合材料的性能与填料网络协同作用密切相关。     

新型硅烷偶联剂对石英纤维/含硅芳炔复合材料界面增强增韧改性

采用一种自主设计制备的含有端炔、醚键和酰亚胺环的硅烷偶联剂(AAS),对石英纤维/含硅芳炔复合材料进行增强、增韧改性。采用DSC、FT-IR以及TGA分析表征了AAS参与PSA的交联固化,与PSA形成良好的化学作用;XPS测试表明AAS与QF产生化学键合;SEM分析表明,AAS的使用改善了QF与PSA的粘结性能,提高了界面结合强度,常温条件下,复合材料的层间剪切强度(ILSS)和弯曲强度相比于未改性的分别提高了50.6%和43.0%,在250℃时,ILSS、弯曲强度的保留率分别为66.0%和84.2%。经过AAS改性后,复合材料的耐冲击性能也得到了提高,常温下QF/PSA的冲击强度较未改性时提升了20.4%。     

共混型耐高温VE/CF拉挤复合材料性能研究

将酚醛乙烯基酯树脂(NVE)和高交联密度型乙烯基酯树脂(HCLVE)进行了共混改性，采用DSC研究了共混体系的固化反应过程，并通过拉挤成型工艺制备出树脂基碳纤维单向复合材料，研究了复合材料的弯曲性能、层间剪切强度、热机械性能及热失重性能。结果表明，两种不同结构的乙烯基酯树脂形成热力学共溶体系，共混体系的反应活性介于两者之间，可改善拉挤工艺性；随着NVE用量的增加，复合材料的弯曲强度、层间剪切强度明显提高；而随着HCLVE用量的提高，动态储能模量E’值逐渐提高，复合材料的Tg按照混合法则呈线性增加。     

基体性质对GMT-PP复合材料力学性能的影响

研究了基体树脂的性质及基体配方中炭黑、结晶成核剂、接枝极性基团的功能化聚丙烯（ＰＰ）等对玻璃纤维毡增强ＰＰ复合材料力学性能的影响。结果表明：提高基体树脂熔体的流动性,有利于复合体系的浸渍过程;复合材料的弯曲强度及模量随基体树脂强度及模量的增大而提高;采用韧性较好的ＰＰ或ＰＰ增韧体系作为基体,可获得抗冲性能较好的复合材料;随着炭黑加入,复合体系的弯曲及冲击强度有所下降;结局成核剂的加入,可改善复合体     

共混型耐高温VE／CF拉挤复合材料性能研究

将酚醛乙烯基酯树脂(NVE)和高交联密度型乙烯基酯树脂(HCLVE)进行了共混改性，采用DSC研究了共混体系的固化反应过程，并通过拉挤成型工艺制备出树脂基碳纤维单向复合材料，研究了复合材料的弯曲性能、层间剪切强度、热机械性能及热失重性能。结果表明，两种不同结构的乙烯基酯树脂形成热力学共溶体系，共混体系的反应活性介于两之间，可改善拉挤工艺性；随着NVE用量的增加，复合材料的弯曲强度、层问剪切强度明显提高；而随着HCLVE用量的提高，动态储能模量E′值逐渐提高，复合材料的Tg按照混合法则呈现线性增加。     

热处理温度对苎麻纤维增强酚醛树脂复合材料性能影响

将低成本的天然苎麻原麻纤维(RF)分成4组,取3组在氮气气氛中分别对其做150,180,210℃热处理,另一组不做处理。然后采用真空浸渍和模压成型的方法制成酚醛树脂/RF (PF/RF)复合材料。探究了RF不同热处理温度对PF/RF复合材料热稳定性、动态力学性能、拉伸性能、弯曲性能的影响,并采用扫描电子显微镜观察其断裂面的形貌。结果表明,热处理RF能够提高复合材料的性能,当热处理温度为180℃时,复合材料的高温热稳定性最好;其储能模量、拉伸强度、弯曲强度和弯曲弹性模量最优,与未处理相比分别提高15.89%,28.5%,27.4%,16.72%;当热处理温度为150℃时,复合材料的拉伸弹性模量最优,与未处理相比提高了22.31%;热处理能够有效除去RF中的水分,使纤维与树脂结合更好。     

膨胀石墨基复合材料的制备及其导热性能的研究

以中间相沥青和聚酰胺酸为黏结剂和增密剂,用两种不同方法与预压膨胀石墨进行复合。再经过模压炭化,得到高密度、高取向和高导热的炭/石墨复合材料。同时研究了不同沥青含量和不同聚酰胺酸溶液浓度下复合材料的致密性和导热性能。结果表明,随着沥青用量增加,复合材料的密度增加,并在沥青含量占30%时密度达到最大值。热导率在沥青用量为15%时达到最大,为530.64 W/m·K,比铜的热导率高33%。液相浸渍法下,浸渍溶液浓度为12%时,浸渍效果最好,复合材料的热导率和密度达到最大值。相比而言,中间相沥青比聚酰胺酸对膨胀石墨的密度和热导率提升效果更好,这主要是由于在热压条件下,沥青的软化和流动性造成的,流动的沥青能够更好地填充膨胀石墨的孔隙。     

碳纤维/聚苯并(噁)嗪复合材料的界面与力学性能的关系研究

本文采用含不同上胶剂的碳纤维与苯并(噁)嗪树脂复合,制备碳纤维/聚苯并(噁)嗪单向复合材料,研究了碳纤维表面上胶剂对于复合材料的层间剪切强度(ILSS)、弯曲性能、断口形貌及动态机械性能的影响.结果表明,含有环氧树脂上胶剂的碳纤维/苯并(噁)嗪树脂基复合材料(EPCF/PBZ)的ILSS和弯曲性能优于含非环氧类树脂上胶剂的碳纤维/苯并(噁)嗪树脂基复合材料(VECF/PBZ)和不含上胶剂的碳纤维/苯并(噁)嗪树脂基复合材料(USCF/PBZ).环氧树脂上胶剂改善了纤维与苯并(噁)嗪树脂的粘结性能,使复合材料的内耗峰峰高降低,能量损耗减小.电镜照片同样验证了这一结果.     

玻璃纤维布增强EP/PPO复合材料性能及应用

利用材料试验机、扫描电镜、高频微波仪及差示扫描量热仪研究了玻璃纤维布增强环氧树脂(EP)/聚苯醚(PPO)复合材料的弯曲性能、相态、介电性能和耐热性。结果表明,树脂含量对EP/PPO复合材料的弯曲强度和介电性能影响很大,在树脂质量分数约为40%时,复合材料的弯曲强度最大;当树脂质量分数大于30%时,介电常数的理论预测值与实验结果基本符合;硅烷偶联剂KH-550处理玻璃纤维布制得复合材料的弯曲性能较优;玻璃纤维布增强EP/PPO复合材料的热性能比纯EP/PPO树脂的热稳定性好。     

液体端羧基丁腈橡胶改性氰酸酯／玻璃纤维复合材料的性能研究

用液体端羧基丁腈橡胶(CTBN)对氰酸酯树脂(CE)进行了增韧改性,通过树脂体系的凝胶时间曲线和DSC曲线确定了体系的固化工艺,并制备了玻璃纤维(GF)增强复合材料。CTBN改性后的CE树脂及复合材料具有良好的力学性能,其中固化树脂的弯曲强度和冲击强度分别提高了34.6%和48%,复合材料的弯曲强度和冲击强度分别提高了11.4%和21.3%,这来源于CTBN对氰酸酯树脂的增韧作用及与GF良好的粘接性能。     

聚丙烯/鳞片石墨导热复合材料的制备及性能

以聚丙烯(PP)为基体,鳞片石墨(FG)为填料,通过添加偶联剂、开炼机混炼、模压成型的方法,制备了具有较高热导率和优良力学性能的PP/FG导热复合材料。考察了硅烷偶联剂的品种及用量、FG的粒径及含量对复合材料热导率和力学性能的影响。结果显示,使用偶联剂处理的FG对复合材料的力学性能具有一定的增强作用,但是材料的热导率降低;当KH 550添加量为FG含量的1%时,材料的力学性能最好;随着FG粒径的增大,材料的热导率明显提高,力学性能相应下降,粒径为17μm的FG与148μm的FG制备的复合材料相比,热导率提高了52.3%,拉伸强度和弯曲强度分别由34.4 MPa和51.5 MPa下降到25.1 MPa和43.0 MPa;随着FG含量的增加,材料的热导率增大,当17μm的FG含量为70%时,材料的热导率是纯PP的22.1倍,拉伸弹性模量和弯曲弹性模量也随之增大,断裂拉伸应变和断裂弯曲应变减小,拉伸强度和弯曲强度先减小后增大,并且在FG含量为20%时降到最低。     

高导热聚丙烯复合材料导热性能的研究

研究了石墨填充改性聚丙烯复合材料的流动性能、力学性能及其导热性能。实验结果表明，用热导率高、粒径小的石墨对聚丙烯进行填充改性，可以显著提高复合材料的热导率，当石墨质量百分含量为45%时，石墨/PP复合材料的热导率达到1．29W/(m·K)，是纯聚丙烯树脂的6倍多；但流动性能和力学性能有所下降。同时发现热导率理论模型只能在低填充情况下适用。     

芳纶1414增强ABS复合材料的性能研究

用短切芳纶1414(PPTA)对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)树脂进行增强改性,利用扫描电镜、热失重分析和力学性能测试等方法分析了ABS/PPTA复合材料的断面形态结构、热性能和力学性能。结果表明:当PPTA用量为5份时,ABS/PPTA复合材料的拉伸强度和拉伸模量分别比纯ABS树脂提高了11%和29%,弯曲强度和弯曲模量分别增至78.8MPa和2.9GPa;PPTA可增强ABS树脂在高温时的热稳定性,降低最大失重速率并,提高残炭量。