碳纳米管预处理方法对天然橡胶/纯化碳纳米管复合材料力学性能的影响

纯化后的碳纳米管(CNT)分别经过球磨、表面活性剂十二烷基苯磺酸钠或分散-黏合体系预处理,再与100份(质量)天然橡胶(NR)混炼,可制备NR/纯化CNT复合材料。结果表明,纯化CNT直接与NR混炼,前者在NR中的分散效果不好,二者的界面结合欠佳。纯化CNT经球磨后,团聚程度增加,对复合材料力学性能影响不大。经表面活性剂十二烷基苯磺酸钠处理后的纯化CNT,内聚能下降,用差示扫描量热法(DSC)测定复合材料的DSC曲线表明,复合材料的结晶熔融峰面积增大,力学性能降低。用分散-黏合体系处理纯化CNT,可同时提高纯化CNT在橡胶中的分散效果及界面黏合性,试样结晶熔融峰变得不明显,因此该复合材料的邵尔A型硬度提高,拉伸强度、300％定伸应力和撕裂强度等优于其他试样。     

表面改性剂增强玻纤/木塑复合材料力学性能研究

探究优化玻璃纤维(GF)长度和含量,添加不同含量的硅烷偶联剂和马来酸酐接枝聚乙烯对玻璃纤维/木塑复合材料(GF/WPC)的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度的影响。结果表明:复合材料中GF的临界长度为4 mm,拉伸强度和弯曲强度与未添加时比较分别提升11.16%和4.7%;最佳添加量为1.5%,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度与未添加GF比较分别提升10.8%、6.8%和28.3%;硅烷偶联剂添加量1.5%时,复合材料的力学性能达到峰值,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为24.5 MPa、36.2 MPa和13.3 k J/m2,与未添加GF相比分别增加6.6%、12.5%和15.3%;马来酸酐接枝聚乙烯表面处理后复合材料最大拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为26.5 MPa、38.9 MPa和14.8 kJ/m2,与未添加时提高27.4%、21.6%和23.3%,三项力学性能的提升幅度都比硅烷偶联剂要大,MAPE改善复合材料的力学性能优于KH550,加入表面活性剂对复合材料的结晶行为和热稳定性无明显影响。     

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。     

纳米SiO_2和PP-g-MAH对玻纤增强PP复合材料性能的影响

纤维和树脂之间的界面结合强度是决定复合材料性能的关键因素。通过实验研究在玻璃纤维表面涂覆经硅烷偶联剂KH550表面处理的纳米SiO_2以及在PP基体中加入PP-g-MAH对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的界面结合强度和力学性能的影响。结果表明,纳米SiO_2经KH550表面处理后可以降低其表面能,有利于其在纤维表面分散吸附;纤维表面涂覆纳米SiO_2及在PP中加入PP-g-MAH,有利于增强纤维和树脂之间的界面结合强度,复合材料的层间剪切强度提升了116.06%,拉伸强度提升了109.14%,弯曲强度提升了99.85%。     

亚麻籽麻纤维增强复合材料的制备及其力学性能

本文着重研究了亚麻籽麻纤维强度及其复合材料纵向拉伸和弯曲性能,旨在探求亚麻籽麻纤维在绿色复合材料领域的应用潜能。分别采用10 g/l NaOH和20 g/l NaOH对亚麻籽麻纤维进行脱胶处理。脱胶后纤维表面SEM照片显示,经20 g/l NaOH处理可脱除纤维表面大部分胶质,脱胶较为彻底和均匀。热处理对纤维的力学性能有较大影响,经150℃热处理后纤维强度下降了36.2%。选择低熔点PBS(聚丁二酸丁二醇酯)树脂与麻纤维采用热压成型制备了纤维体积分数为36%的复合材料。测试了复合材料的纵向拉伸和弯曲性能,并对破坏模式进行分析。结果显示:碱处理后,复合材料拉伸性能有所降低,弯曲强度分别提高了19.3%(10 g/l NaOH)和59.9%(20g/l NaOH),20 g/l NaOH处理后复合材料的纵向弯曲强度为42.69 MPa。研究表明,亚麻籽麻纤维可用于制备热塑性复合材料,并具有较好的力学性能和应用前景。     

低密度高导热CF/EP复合材料的制备及性能

将碳纳米管(CNT)和空心玻璃微珠(HGS)添加到环氧树脂(EP)中,利用模压工艺制备碳纤维(CF)/EP复合材料。结果表明：同时添加CNT和HGS可以有效降低CF/EP复合材料的密度,改善复合材料的力学性能,提高复合材料的导热性能,且当CNT和HGS质量比为1∶4时,复合材料综合性能最优,与不添加CNT和HGS的CF/EP复合材料相比,该复合材料的密度下降了8.8%,弯曲强度和弯曲模量分别提高了22.0%和30.1%,拉伸强度提高了8.9%,导热系数提高了87.1%。     

剑麻/FRP废渣/UP复合材料制备及性能研究

采用硅烷偶联剂KH-550和KH-570分别对纤维增强复合材料(FRP)废渣进行表面处理。制备了剑麻纤维/FRP废渣增强不饱和聚酯树脂复合材料。研究了FRP废渣的表面处理方式、FRP废渣含量和剑麻纤维含量对复合材料力学性能、吸水性和热性能等影响。结果表明,经过偶联剂处理的复合材料的力学性能和热稳定性均增强。当FRP废渣质量分数为30.0%,剑麻纤维质量分数为10.0%时,经KH-570处理复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高22.8%,21.4%和19.2%。FRP废渣经过偶联剂处理后,复合材料的吸水性降低。     

多壁碳纳米管在国产碳纤维增强环氧树脂复合材料中应用

研究了一种简易有效的多壁碳纳米管(MWNTs)分散入环氧树脂的方法,对树脂的工艺性进行试验研究;使用碳纤维复丝的力学性能来表征纤维/树脂界面性能和纤维强度转化效果,制备了含MWNTs的环氧树脂/碳纤维预浸料,并对使用此预浸料制备的复合材料单向板进行力学性能测试。结果表明,当MWNTs的用量为E–51的0.5%时,二者混合球磨8 h后配制的树脂溶液适用期大于24 h,黏度小于0.8 Pa·s,树脂浇铸体拉伸强度78 MPa,弯曲强度106 MPa,断裂伸长率4.3%;添加MWNTs之后纤维/树脂结合良好,复合材料单向板拉伸强度提升了7.2%,弯曲强度提升了9.73%,压缩强度提升了6.82%,层剪强度提升了11.54%。     

建筑用碳纤维复合材料的增强改性与性能研究

采用挤出注塑工艺制备了碳纤维复合材料,研究了氧化石墨烯（GO）含量和短切碳纤维（SCF）增强对碳纤维复合材料表面形貌、热稳定性和力学性能的影响。结果表明,不同含量氧化石墨烯处理的SCF试样表面可见断续分布、均匀分布和局部富集的氧化石墨烯。氧化石墨烯在SCF外包裹有助于抑制聚丙烯树脂结晶并提升导热性;随着GO含量升高,GO-SCF/PP复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度先增大后减小,在GO含量为0.5%时取得最大值;PP、GO0.5-PP和GO1-PP的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度相差不大,而GO0.5-SCF/GO0.5-PP复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度要高于GO-SCF/PP复合材料,且具有最佳的综合力学性能。     

选择性激光烧结碳纳米管/木塑复合材料力学性能研究

为了提高绿色环保木塑复合材料的选择性激光烧结(SLS)制件的力学性能,以松木粉和高分子材料聚醚砜(PES)粉末及极少量的碳纳米管(CNT)为主要组分,通过选择性激光烧结方法 (SLS)制备了碳纳米管/木塑复合材料制件,研究了CNT含量对于SLS制件力学性能、烧结机理及弯曲断口形貌的影响。结果表明,当CNT的含量由0.05%逐渐升至0.15%时,制件的拉伸强度、弯曲强度和弹性模量呈现出先升高后降低的趋势,在含量为0.1%时最高。与未加入CNT的制件相比,弯曲强度增大76.3%,弯曲模量增大227.9%,拉伸强度增大128.7%。通过弯曲断口分析,CNT的添加改变了制件的微观组织形貌与烧结机理,对于制件的力学性能的提高有积极作用。     

玄武岩纤维增强聚丙烯基复合材料的力学性能研究

本文主要研究玄武岩增强聚丙烯复合材料的力学性能。分别制备了玄武岩纤维含量为10%、20%、30%和40%的纤维增强复合材料,并分析纤维含量对复合材料拉伸性能和弯曲性能的影响。研究表明,玄武岩纤维的加入大幅度提高了复合材料的拉伸性能和弯曲性能,但复合材料的断裂伸长率有所下降;随着玄武岩纤维含量的增加,复合材料的拉伸、弯曲强度和模量呈先增加后减小的趋势,当纤维含量在30%时达最大值;复合材料的弯曲强度和模量的变化规律与拉伸性能相同。     

碳纳米管和偶联剂协同作用对热塑性复合材料力学性能的影响

将碳纳米管（CNTs）和硅烷偶联剂（AMEO）分散至纤维表面,制备聚芳硫醚（PAS）/玻璃纤维布/CNTs/AMEO复合材料,并探究复合材料的表面形貌和力学性能。结果表明：未经偶联剂处理的体系中,CNTs与纤维的结合性较弱。将CNTs进行羧化和偶联剂处理,能够提高CNTs和纤维之间的结合强度,提升纤维与PAS之间的应力传递,进一步提高复合材料的力学性能。当AMEO加入量为400、800、1 200、1 600μL/gCNTs,复合材料的拉伸强度分别为352、381、403、390 MPa,弯曲强度分别为380、414、443、478 MPa。由此得出,CNTs和AMEO协同作用明显提高复合材料的力学性能。     

木粉的微生物法表面改性研究

通过培养木醋杆菌,使其所产细菌纤维素"生长"于木质纤维表面和表面的缝隙处,从而实现对木粉的表面改性。采用挤出混炼的方法制备了聚乳酸/木粉复合材料。结果表明,木粉经细菌纤维素改性后,木质纤维与树脂的界面结合情况明显改观,聚乳酸/木粉复合材料的力学性能得到改善。与未处理时相比,材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别增加了27.05%,24.11%,39.13%。     

聚丁二酸丁二醇酯/改性钛酸钾晶须复合材料力学性能研究

采用熔融共混法制备了PBS/钛酸钾晶须复合材料,研究了PTW添加量对PBS复合材料的力学性能和热力学性能的影响。实验结果表明:钛酸钾对PBS复合材料的拉伸强度影响不大。钛酸钾晶须含量为10%时,PBS基体扯断伸长率达到234.78%。钛酸钾晶须含量为25%时,弯曲强度和弯曲模量比纯的PBS材料分别高了12.826 MPa和528.17 MPa。PTW使复合材料的硬度降低,但使复合材料的分解温度升高。PTW在PBS基体中分散较均匀,界面结合较好。随着钛酸钾晶须含量的增加,PTW会略微出现团聚现象,但PTW对PBS的晶型结构没有影响。     

PLA/Lyocell纤维复合材料结构与性能研究

以聚乳酸(PLA)为基体,新型纤维素纤维Lyocell纤维为增强材料,通过熔融共混及注塑成型制备了PLA/Lyocell纤维可生物降解复合材料,并采用扫描电镜(SEM)、力学性能测试、差示扫描量热法(DSC)和维卡软化温度测试等手段,探讨了Lyocell纤维含量对复合材料结构和性能的影响。结果表明:随着Lyocell纤维含量的增加,PLA/Lyocell纤维复合材料的结晶度、弯曲模量和维卡软化温度均随之提高,而拉伸强度和冲击强度则呈现先上升后下降的趋势。其中当Lyocell纤维含量达到6%时,其在复合材料中的分布较为均匀,所对应复合材料的力学性能相对较好,其拉伸强度、缺口冲击强度和弯曲模量比纯PLA分别提高了15.3%、12.3%和13.0%。     

香蕉纤维的表面改性及其增强环氧树脂复合材料的性能研究

采用硅烷偶联剂(A-174)偶联、高锰酸钾接枝和乙酰化包覆等3种方法对香蕉纤维进行表面改性,制备了改性香蕉纤维增强环氧树脂复合材料,测试其拉伸、弯曲、压缩、冲击等力学性能。结果表明,偶联、接枝、包覆等表面改性均能明显改善香蕉纤维与基体树脂的相容性,提高复合材料的力学性能,其中偶联改性的效果最好。当改性香蕉纤维含量为10wt%时,与未改性的香蕉纤维比较,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、压缩强度分别提高了1.8、1.0、2.6倍;随着纤维含量的增加,复合材料的力学性能明显提高。     

不同表面处理对剑麻纤维/树脂基复合材料性能影响

通过红外光谱、扫描电子显微镜(SEM)等多种表征手段,研究了纤维含量、纤维不同表面处理方法对剑麻纤维/树脂基片状模塑料(SMC)复合材料性能的影响。研究表明:当剑麻纤维质量分数为10.0%时,硅烷偶联剂KH-570处理的SMC复合材料拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别提高了24.65%,25.42%,33.26%,力学性能最佳。SMC复合材料SEM显示,经过表面处理的剑麻纤维与树脂基体之间的界面黏结更紧密,黏结性增强。此外,用KH-570处理的SMC复合材料热稳定性最佳。     

碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能影响因素的研究

本文研究了碳纳米管在环氧树脂中的分散方式及碳纳米管长度对环氧树脂复合材料力学性能的影响,并对单壁与多壁碳纳米管分别制备的环氧树脂复合材料的力学性能进行了分析探讨。本实验条件如下:搅拌时间为8h时复合材料的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度分别可比1h时增加41%、22%和38%;超声波处理时间为4h时复合材料的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度分别可比处理1h时增加143%、30%和45%,但超声波处理时间不宜过长,否则会破坏碳纳米管表面,导致性能下降。短碳纳米管在环氧树脂中的分散性较好,对环氧树脂复合材料的增强效果较好。长碳纳米管对提高复合材料的韧性有利。与长度为50μm时相比,碳纳米管长度为2μm时制备的环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度高49.2%和45.3%,但断裂伸长率低33%。与单壁碳纳米管相比,多壁碳纳米管与环氧树脂的界面结合力更好,更适于做环氧树脂增韧材料。相同实验条件下多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的冲击强度、断裂伸长率和拉伸强度较单壁碳纳米管/环氧树脂复合材料可分别提高31%、24%和28%。     

苎麻纤维增强聚丙烯复合材料的性能研究

用偶联剂对苎麻纤维进行改性处理,研究了偶联剂处理浓度及苎麻用量对聚丙烯/苎麻增强复合材料力学性能的影响。结果表明:随着苎麻纤维用量的增加,复合材料的拉伸强度和弯曲强度都随之提高,其中经偶联剂处理复合材料的力学性能提高幅度较大;偶联剂处理浓度为1%时,材料的拉伸强度最高。SEM观察发现:未经处理的苎麻纤维表面较光滑,而经偶联剂处理的苎麻纤维表面较粗糙,并黏附了聚丙烯基体,说明偶联剂的添加改善了复合体系的界面相容性,界面结合力提高。     

麦秸纤维增强聚乙烯复合材料的制备及性能

以麦秸纤维和聚乙烯为原料,通过模压成型制备了麦秸纤维增强聚乙烯复合材料,研究了改性剂（NaOH）浓度、麦秸纤维含量以及热压温度对复合材料力学性能的影响。结果表明,5 %NaOH处理可以溶解麦秸纤维中半纤维素、果胶等,使纤维更细化,比表面积增大,有效改善了复合材料力学性能;麦秸纤维含量为30 %（质量分数,下同）时,麦秸纤维与聚乙烯混合均匀性较好,复合材料的拉伸强度和冲击强度得到改善;热压温度为170 ℃时聚乙烯的流动性有助于改善麦秸纤维在聚乙烯中分散的均匀性,且不会使聚乙烯降解,复合材料拉伸强度和冲击强度分别达到了最大值46.1 MPa和13.8 MJ/m2。