用原位聚合法制备的PA6/GO纳米复合材料的结构和性能

以己内酰胺(CL)和6-氨基己酸(ACA)为聚合反应单体,用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),再以GO为纳米填料用原位开环聚合法制备了GO改性PA6纳米复合材料(PA6/GO),并对PA6/GO纳米复合材料的结构及性能进行了研究。结果表明,PA6的黏均分子量达到104数量级,但加入过多的GO使PA6的分子量降低。形貌分析表明,GO均匀地分散在PA6基体中,并诱导了PA6基体的晶型由α晶型转变成γ晶型。同时,GO作为异相成核剂促进了PA6/GO复合材料中PA6基体的结晶,提高了PA6/GO复合材料的结晶度。拉伸测试结果表明,随着GO的加入PA6/GO纳米复合材料的拉伸强度先提高后降低,GO加入量为0.4份时拉伸强度达到最大值61.72 MPa,比纯PA6(48.52 MPa)提高了27.21%。导热性能分析表明含1.0份GO的PA6/GO纳米复合材料其50℃和100℃的热导率分别为0.317 W/(m·K)和0.280 W/(m·K),较纯PA6分别提高了33.19%和33.23%。     

可再生CH/PA阻燃涂层对剑麻纤维素微晶的改性

采用层层自组方法在剑麻纤维素微晶(SFCM)表面吸附天然聚电解质壳聚糖(CH)和植酸(PA),构筑可再生CH/PA阻燃涂层,用Zeta电位、热重分析(TGA)、场发射扫描电镜(FESEM)、垂直燃烧测试(VFT)和燃烧量热仪(MCC)等手段对复合材料进行了表征。Zeta电位和FESEM结果显示,在CH和PA吸附过程中电位正负交替变化,SFCM表面局部位置被一层凸起的涂层包覆。TGA和FESEM结果表明,随着CH/PA层数的增加复合材料的初始分解温度由299℃降低至257℃,残炭率由5.41%提高至37.64%,SFCM(CH/PA)5的TG残炭物表面未出现螺旋状收缩,纤维素形貌基本上不变;VFT结果显示,SFCM(CH/PA)5续燃时间(39 s)比纯SFCM(150 s)缩短了111 s。MCC结果表明,SFCM(CH/PA)5的热释放速率峰值(pkHRR)和热释放总量(Total HR)与纯SFCM相比分别减少70.6%和79.2%,表明CH/PA涂层具有明显提高SFCM阻燃性能的作用。     

改性微晶纤维素/线性低密度聚乙烯复合材料的流变性能

采用硅烷偶联剂3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对微晶纤维素(MCC)进行改性,通过熔融共混法制备了改性MCC/LLDPE复合材料,并对复合材料的流变行为和动态力学性能进行了研究。动态流变测试结果表明,所有复合材料的储能模量、损耗模量和复数黏度随着MCC含量的增加而增加,而受温度的影响变化不大。稳态流变结果表明,MCC/LLDPE复合材料熔体均为假塑性流体,在高剪切速率下复合材料较纯LLDPE有着更低的剪切黏度。动态力学分析结果表明,MCC的加入大大提高了复合材料的刚性。     

纤维素纳米晶改性及其环氧树脂复合材料的制备与性能研究

采用酸水解法从微晶纤维素中提取纤维素纳米晶(CNC),再分别用硅烷偶联剂和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)氧化剂对纤维素纳米晶进行改性，然后采用浇铸成膜法制备纯环氧树脂膜、含量为5%CNC、偶联改性CNC(K-CNC)及其TEMPO氧化改性CNC(T-CNC)/环氧树脂(EP)复合材料。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外-可见分光光度计、热重分析仪和万能材料试验机对试样表面薄膜形貌结构、透光性能、热学性能、机械性能进行测试。结果表明：加入T-CNC及其K-CNC的EP复合材料，断面比纯EP膜更加粗糙，裂纹增加。加入CNC及改性后的CNC,EP复合材料的透光率有所降低，T-CNC/EP复合膜的透光率为83.9%,降低幅度最小，K-CNC/EP膜的拉伸强力为38.37MPa,拉伸强力最大，K-CNC/EP膜弹性模量为513.89MPa,和纯EP膜相比，其弹性模量增加了36.8%,T-CNC/EP及K-CNC/EP复合膜的热分解温度分别增加了7℃和10℃,热稳定性得以改善。     

Kevlar纤维改性尼龙6复合材料的等温结晶动力学及熔融行为

通过改性使Kevlar纤维(KF)成为己内酰胺阴离子开环聚合的活性中心,采用阴离子接枝法在其表面接枝上PA6低聚物,并与基体PA6混合,用挤出和注塑方式制备尼龙6/改性Kevlar纤维(PA6/KF1)复合材料.XPS,ESEM和FTIR分析表明Kevlar纤维表面接枝上了PA6低聚物.DSC测试表明,Kevlar纤维对PA6结晶起异相成核作用,提高了PA6 的结晶速率;由于表面接枝PA6的KF1与基体良好结合,阻碍了PA6分子链的迁移运动,导致其对PA6结晶成核作用不如未改性纤维(KF0);在较低温度下(188～192℃)等温结晶后的PA6呈现Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三重峰的熔融行为;而在较高温度(194℃),纯PA6的熔融行为则呈现熔融双峰;KF的加入同时使PA6的熔融行为发生显著变化.     

原位聚合法制备PA6/SiO2纳米复合材料

以正硅酸乙酯(TEO S)为前驱体,环氧丙基三乙氧基硅烷(W D-60)为改性剂,经原位聚合制备PA 6/S iO2纳米复合材料。利用端基滴定、力学性能测试、DSC、SEM、AFM等手段对材料的结构和性能进行研究。结果表明,经原位改性的S iO2纳米粒子在PA 6基体中分散均匀;与纯PA 6相比,复合材料的平均分子量下降,结晶速度明显加快,结晶度略有降低,材料的力学性能随S iO2加入量的增加而有一定的提高。     

乳酸原位聚合改性纳米纤维素的制备及应用

乳酸原位聚合改性纳米纤维,并和聚乳酸制备复合材料。先由64%硫酸水解微晶纤维素(MCC)制备纳米纤维素(NCC),再乳酸原位聚合接枝纳米纤维素得到改性后纳米纤维素(g-NCC),最后将g-NCC按0%~5%质量比与聚乳酸(PLA)共混,制成复合材料g-NCC/PLA。透射电子显微镜观察得到棒状纳米纤维素长度为100~200nm,直径为10~25nm,傅里叶变换红外光谱和核磁共振谱证明乳酸均聚物已接枝到纳米纤维素,复合材料性能分析表明g-NCC与PLA相容性比未改性NCC与PLA相容性好,g-NCC含量为2%时,复合材料拉伸强度可达到45 MPa,比纯PLA提高85%,结晶度提高10%。     

气相二氧化硅的异氰酸酯改性及其对浇注型聚氨酯弹性体力学性能的影响

为了改善气相二氧化硅(FS)/浇注型聚氨酯(PU)体系成型流动性,在制备预聚体的过程中,采用2, 4-甲苯二异氰酸酯(TDI)进行改性获得异氰酸酯改性的二氧化硅(NCO@FS),通过原位聚合法制备了NCO@FS/PU弹性体复合材料。采用FTIR、XPS及动态接触角对NCO@FS及FS进行了表征。结果表明：FS的表面羟基与TDI的-NCO基团发生反应生成了氨酯基(-NHCOO),改善了FS与PU间的界面相容性及界面结合。复合材料中NCO@FS质量分数为1.5wt%时,NCO@FS/PU复合材料的拉伸和撕裂强度分别为57 MPa和110.5 kN/m,比纯浇注型PU分别提高了31.6%和23.6%;玻璃化转变温度由3.4℃下降到-11.2℃,损耗因子tanδ由0.59下降到0.46。异氰酸酯改性FS适合制备FS增强浇注型聚氨酯复合材料。     

Kevlar纤维表面改性对PA6/Kevlar纤维复合材料等温结晶行为的影响

用差示扫描量热仪(DSC)研究了KF表面阴离子接枝尼龙6对PA 6/KF复合材料等温结晶行为的影响。结果表明,PA 6的等温结晶过程主要为成核作用控制;未接枝的KF对PA 6结晶起异相成核作用,提高了PA 6的结晶速率;表面阴离子接枝尼龙6的KF对PA 6结晶仍起异相成核作用,但由于复合材料的界面相互作用提高,同时又会阻碍PA 6分子链的迁移运动,导致表面阴离子接枝PA 6的PA 6/KF复合材料中PA 6组分的结晶速率虽比纯PA 6大,但比未接枝PA 6的PA 6/KF复合材料小,且结晶度也有所下降。     

尼龙6/Kevlar纤维复合材料的非等温结晶行为及熔融特性

采用阴离子接枝法对K ev lar纤维(KF)进行表面改性,并用挤出方式分别制备尼龙6/未改性K ev lar纤维(PA 6/KF 0)及尼龙6/改性K ev lar纤维(PA 6/KF 1)复合材料。利用差示扫描量热仪(DSC)研究了KF 0和KF 1对PA 6/KF复合材料非等温结晶行为与熔融特性的影响,并与PA 6进行比较。结果表明,KF 0和KF 1起成核作用,提高了基体PA 6结晶的起始温度Tconset,减小其总结晶时间ttotal,同时提高了PA 6熔融时低温峰的相对强度,其中KF 1的效果更为明显;随着冷却速率β的加快,PA 6/KF 0和PA 6/KF 1复合材料中PA 6组分与纯PA 6一样,其Tocnset移向低温,且PA 6的熔融热谱由单重熔融峰向双重熔融行为转变。     

聚多巴胺改性碳纤维增强尼龙6复合材料的界面性能

在碳纤维表面自聚合沉积多巴胺对其改性,制备出碳纤维增强尼龙6复合材料(CF/PA6)。使用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、接触角测量仪、傅里叶红外光谱(FTIR)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等手段表征碳纤维的表面形貌、粗糙度、润湿性和化学结构,研究聚多巴胺(PDA)沉积时间对复合材料界面力学性能的影响。结果表明：经过改性处理的碳纤维表面被一层均匀的PDA薄膜覆盖,显著提高碳纤维的表面活性、表面粗糙度和化学键能,也极大地提高碳纤维与尼龙6树脂基体之间的界面相容性。PDA沉积16 h的复合材料其界面结合强度最高,层间剪切强度达到31.7 MPa比改性前提高72.3%,弯曲强度达到308.2 MPa比改性前提高56.9%。     

炭纤维表面官能团异氰酸酯化及阴离子接枝尼龙6研究--(Ⅱ)接枝对CF/PA6复合材料中尼龙6等温结晶动力学的影响

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了炭纤维(CF)表面官能团异氰酸酯化及其阴离子接枝尼龙6(PA6)对CF／PA6复合材料中PA6的等温结晶动力学的影响。结果表明,PA6的等温结晶过程主要为成核作用控制;未接枝的CF对PA6结晶起异相成核作用,提高了PA6的结晶速率;表面阴离子接枝PA6的CF对PA6结晶仍起异相成核作用。但由于增加了复合材料的界面粘结作用,同时又会阻碍PA6分子链的迁移运动,导致表面阴离子接枝PA6的CF／PA6复合材料中PA6组分的结晶速率虽比纯PA6大,但比未接枝PA6的CF／PA6复合材料小,且结晶度也有所下降。     

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 k J/m2左右,说明复合材料的韧性受CGF表面改性影响较小。     

石墨/聚四氟乙烯/玻璃纤维改性PA6的力学和摩擦磨损性能

采用石墨(Gr)、聚四氟乙烯(PTFE)和玻璃纤维(GF)改性聚酰胺6(PA6),以提高PA6的摩擦磨损性能和力学性能。重点研究了填料组合、配比、载荷和转速对复合材料摩擦磨损性能的影响,通过磨损表面形貌分析探讨了摩擦磨损机理。结果表明:Gr/PTFE/GF混杂改性PA6能明显降低摩擦系数并提高耐磨性,PA6/Gr/PTFE/GF质量比为70/5/10/15时摩擦系数和磨损率最低,且在高转速(40N,1500r/min)下摩擦磨损性能更好,摩擦系数为0.08,比PA6降低了27%,磨损率为5.5×10~(-6) mm~3/(N·m),比PA6降低了1个数量级,且该复合材料的拉伸强度、冲击强度、储能模量和损耗模量都高于PA6。     

纤维热氧-接枝处理与基体改性对CF/VE复合材料力学性能的影响

针对碳纤维增强乙烯基酯树脂(CF/VE)复合材料界面性能薄弱的问题,通过热氧-接枝的方法对碳纤维表面进行改性,通过添加偶联剂改性树脂,并采用真空辅助成型工艺制备了CF/VE复合材料。通过纤维扫描电镜(SEM)表征和CF/VE复合材料力学性能测试、动态力学测试、界面粘结参数计算以及界面的微观表征验证改性方法的效果。SEM测试表明改性后纤维比表面积和粗糙度提高;TGA测试表明碳纤维氧化温度大于210℃,且氧化温度在600℃时,CF/VE复合材料综合性能最佳;CF/VE复合材料界面性能随隅联剂质量浓度的增大先提高后降低,且在其质量浓度为1%时,层间剪切强度最大,相对于未改性CF/VE复合材料的提高了74.3%;动态力学性能测试(DMA)表明改性CF/VE复合材料的玻璃化转变温度Tg较未改性的提高了约10℃;界面粘结参数A和α的定量计算表明改性CF/VE复合材料界面性能得到较大改善。     

异氰酸酯功能化氧化石墨烯/热塑性聚氨酯弹性体复合材料的制备与性能

采用甲苯-2,4-二异氰酸酯（TDI）对氧化石墨烯（GO）进行表面接枝改性,制得TDI功能化GO（TDI-GO）,再将其分散于4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯中,经原位聚合法制备TDI-GO/热塑性聚氨酯弹性体（TPU）复合材料。利用FTIR、XPS、DSC、TG、SEM、维卡软化温度和拉力试验机等测试手段,表征和分析了TDI-GO的表面结构及TDI-GO含量对TDI-GO/TPU复合材料结构与性能的影响。结果表明,TDI成功接枝改性GO,TDI-GO的加入使TPU体系的微相分离程度减弱,其异相成核作用提高了TPU硬段相的结晶性能;相比纯TPU基体,TDI-GO/TPU复合材料耐热性能提高,当TDI-GO添加量为0.5wt%时,复合材料5%热失重温度提高了约9℃,维卡软化温度提高了约18℃;TDI-GO/TPU复合材料力学性能明显提高,与纯TPU相比,TDI-GO含量为0.5wt%的TDI-GO/TPU复合材料拉伸强度提高了近10 MPa,断裂伸长率提高了约32%。     

表面改性对纳米蒙脱土/聚酰胺6-66复合材料性能的影响

选取三种不同的纳米蒙脱土（nMMT）（分别为钠基蒙脱土（Na-MMT）、氨基酸改性nMMT（OMMT-A）和CH₃（CH₂）₁₇N（CH₃）[（CH₂CH₂OH）₂]+改性nMMT（OMMT-B））,通过熔融共混法制备了不同改性的纳米蒙脱土/聚酰胺6-66（nMMT/PA6-66）复合材料,研究了不同表面改性对nMMT/PA6-66复合材料的结晶、流变和力学等性能的影响。结果表明,nMMT的加入促进了nMMT/PA6-66复合材料中γ晶的形成,提高了复合材料的结晶温度,但加入OMMT-B后OMMT-B/PA6-66复合材料的异相成核作用效率有一定程度减弱;同时,OMMT-B能更好地改善PA6-66的储能模量,提高PA6-66的流动性。力学性能测试表明,nMMT提高了nMMT/PA6-66复合材料的强度,降低了复合材料的韧性,但效果不同。其中,加入OMMT-B后OMMT-B/PA6-66复合材料的韧性几乎保持不变,拉伸强度和弯曲强度相对于纯PA6-66分别提高了26%和28%,表现出最佳的综合力学性能。综合研究结果表明,不同表面改性nMMT对PA6-66性能的影响主要取决于改性剂和PA6-66分子链之间相互作用的强弱。      

超高分子量聚乙烯/石墨烯纳米复合材料的制备及其热性能的研究

为了提高超高分子量聚乙烯的热性能,本文通过溶液共混的方法利用氧化石墨烯改性不同分子量的超高分子量聚乙烯,然后利用红外测试(FTIR)、X射线衍射测试(XRD)、扫描电镜测试(SEM)、差热扫描量热分析仪(DSC)和热失重分析(TG)的方法对超高分子量聚乙烯/石墨烯纳米复合材料的结构、表面形态和性能进行了研究.通过分析测试表明氧化石墨烯在超高分子量聚乙烯/石墨烯纳米复合材料中的分散性良好,氧化石墨烯的添加量为0.3%时,石墨烯/超高分子量聚乙烯的复合材料的热稳定性等性能最好,与原材料相比提高了3℃.     

氧化石墨烯/苯甲酸钠复合成核剂协同改性PA6纳米复合材料的性能

先用水热法合成氧化石墨烯(GO)/苯甲酸钠(Sb)复合成核剂(GO-Sb),然后用熔融共混法制备尼龙6(PA6)/GO-Sb纳米复合材料,研究了分别添加GO和Sb、同时添加GO-Sb对PA6纳米复合材料的形态、力学和热性能的影响。结果表明：GO与Sb之间存在静电相互作用和π-π共轭,Sb的加入能促进PA6中γ晶的形成。GOSb作为异相成核剂均匀分散在PA6中,使PA6纳米复合材料的结晶温度、结晶度和热变形温度提高。PA6-GOSb(100/0.05/0.25)纳米复合材料的拉伸强度和冲击强度分别比纯PA6提高了69.9%和157.1%。PA6-GO-Sb(100/0.05/0.25)纳米复合材料的拉伸强度、冲击强度和弹性模量分别比PA6-GO-Sb(100/0.3/0)纳米复合材料提高了13.6%、186.4%和52.6%。与纯PA6(k=0.238 W/m·k)相比,PA6-GO-Sb(100/0.3/0)纳米复合材料(k=0.536 W/m·k)的热导率提高了125.2%,PA6-GO-Sb(100/0.05/0.25)纳米复合材料(k=0.854 W/m·k)的热导率提高了258...     

炭纤维表面官能团异氰酸酯化及阴离子接枝尼龙6研究--(Ⅲ)接枝对CF/PA6复合材料中PA6多重熔融行为的影响

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了炭纤维(CF)表面异氰酸酯化改性后阴离子接枝尼龙6(PA6)对CF／PA6复合材料中PA6的多重熔融行为的影响。结果表明：CF的加入和其表面的接枝改性都会改变PA6等温结晶所得晶体的晶型和结晶度，且此作用与等温结晶的温度有关。较低的结晶温度下，未接枝CF表面的诱导作用有利于基体PA6形成稳定的α晶型；而表面接枝改性CF与PA6界面相互作用的提高会阻碍基体形成稳定的α晶型，主要形成γ和γ^o晶型。较高温度下，未改性CF表面的诱导作用减弱，基体与纯PA6一样主要形成γ晶型；而接枝改性CF则使得基体倾向形成亚稳定的γ^o型结晶。且未接枝CF的加入使得PA6的表观相对结晶度增大。而CF接枝改性后复合材料的表观相对结晶度减小。