纳米SiO_2-NaOH-有机硅烷偶联剂表面改性对苎麻纤维/乙烯基酯树脂复合材料性能的影响

为改善苎麻纤维/乙烯基酯树脂复合材料的力学性能和吸湿性能,采用纳米SiO_2联合NaOH和有机硅烷偶联剂KH570对苎麻纤维进行改性,考察了该表面改性方法对苎麻纤维化学结构、表面形貌、结晶度及对苎麻纤维/乙烯基酯树脂复合材料的力学性能和吸水性的影响。结果表明,苎麻纤维表面的胶质被NaOH溶解,纤维吸水性变强,变得疏松,与树脂基体的黏结性增强,纤维结晶度随着碱浓度的增加先升高后降低;有机硅烷偶联剂KH570与苎麻纤维发生偶联作用,静态水接触角增大,疏水性增强,使苎麻纤维/乙烯基酯树脂复合材料界面性能提高;在有机硅烷偶联剂KH570作用下,SiO_2以纳米级尺寸与苎麻纤维表面羟基产生共价键,从而提高了苎麻纤维/乙烯基酯树脂复合材料的力学强度;实验表明,该方法改性后的苎麻纤维/乙烯基酯树脂复合材料吸水率大大降低。     

TDI改性苎麻纤维增强PE复合材料的性能

以苎麻原麻、纱线、苎麻粗绳、苎麻布为原料,用甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)进行接枝改性,然后制备出不同苎麻纤维与树脂PE的复合材料。采用扫描电镜(SEM)、电子万能拉伸试验机等分析测试手段对复合材料力学性能和断口进行了测试分析。结果表明:苎麻纤维经过TDI接枝改性后,其复合材料界面性能明显改善。接枝后原麻/PE复合材料复合拉伸性能略有下降,而苎麻绳和苎麻布/PE复合材料拉伸性能明显提高。     

偶联剂处理SiC纤维增强PTFE复合材料的性能

用共混冷压成型法制备了SiC短纤维(未处理和偶联剂表面处理)增强聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,测试了复合材料的力学和摩擦磨损性能,研究了表面处理对PTFE复合材料性能的影响,用扫描电子显微镜(SEM)对拉伸断面形貌进行观察,探讨了纤维增强复合材料的机理。研究结果表明:偶联剂处理SiC纤维表面后,复合材料的拉伸强度、冲击强度、减摩耐磨性能均比未处理的有所提高。拉伸断面的SEM分析表明,未处理SiC纤维与PTFE的界面黏结较差,界面出现了许多空隙,偶联剂处理后,SiC纤维与PTFE界面黏结较好,在拉伸过程中多数SiC纤维被基体牢固黏附而难以拔出。     

苎麻织物表面改性对其增强热固性聚乳酸复合材料力学及阻燃性能的影响

采用碱处理、硅烷偶联剂处理、碱+硅烷偶联剂复合处理、碱+阻燃剂+硅烷偶联剂复合处理对苎麻织物进行表面改性,采用模压工艺制备了苎麻织物增强热固性聚乳酸(PLA)复合材料。研究了4种表面改性方法对苎麻织物/PLA复合材料弯曲性能的影响,采用SEM研究了苎麻纤维与PLA基体之间的界面结合状况。结果表明:经过4种表面改性处理后苎麻织物/PLA复合材料的弯曲性能均有所提高,其中碱+硅烷偶联剂复合处理后提高幅度最大,苎麻织物/PLA复合材料的弯曲强度、模量分别提高了59.5%、51.9%。碱+阻燃剂+硅烷偶联剂复合处理后苎麻织物/PLA复合材料的弯曲强度、模量较未处理时分别提高了38.0%、66.8%;且苎麻织物/PLA复合材料60s点火时间的损毁长度为8.25cm,达到了美国DOT/FAA/AR-00/12要求的标准。SEM结果表明:改性处理后苎麻织物/PLA复合材料中纤维与树脂之间的界面结合更好。     

NaOH预处理对报纸/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料性能的影响

采用NaOH对报纸进行预处理,利用双螺杆挤出和注塑成型制备报纸纤维/HDPE复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)观察预处理前后纤维的形态变化和复合材料的断面形貌,探究不同NaOH浓度处理的纸粉对复合材料力学性能和热稳定性的影响。结果表明,NaOH处理可提高报纸纤维的分散性,进而促进纤维在塑料中的分布均匀性。2.5%浓度处理的纸粉获得的复合材料弯曲模量和拉伸强度最高,分别为1.81GPa,20.15MPa;3.5%浓度处理制得的材料的弯曲强度最高,为19.62MPa,但热降解温度略微降低;3%浓度处理材料的冲击性能最优,为5.30KJ/m~2。     

蔗渣纤维表面处理方法对蔗渣纤维/聚乳酸复合材料力学性能的影响

采用了硅烷偶联剂结合碱溶液处理的方法对蔗渣纤维(BF)进行了表面改性, 研究了不同表面处理方法对蔗渣纤维/聚乳酸(PLA)复合材料力学性能的影响, 用SEM对BF处理前后的形貌及复合材料的冲击断面进行了观察。结果表明: 经表面改性的BF都不同程度地改善了BF与PLA基体之间的界面相容性, 其中碱处理后再经偶联剂处理的方法效果最佳, 在40%(质量分数)蔗渣纤维的高填充量下, 复合材料的拉伸强度和冲击强度分别为纯PLA的85.42%和59.74%, 较好地保持了基体PLA的力学强度; 碱处理使BF表面变粗糙、 长径比增大、 比表面积增加, 与PLA的界面粘结加强, 从而有效地提高了BF/PLA复合材料的力学性能。     

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.     

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。     

不饱和聚酯/热塑性聚氨酯/甘蔗纤维复合材料的结构与性能

研究了NaOH和丙烯酸改性甘蔗纤维与热塑性聚氨酯(TPU)对不饱和聚酯(UPR)/TPU/甘蔗纤维复合材料力学性能的影响.采用热重分析(TGA)方法进行表征,用扫描电镜观察了复合材料冲击断面的形貌,并测试了复合材料的力学性能.结果表明,加入适量改性甘蔗纤维提高了UPR复合材料的拉伸强度、弯曲强度和热稳定性,但降低了冲击...     

超分散剂对剑麻纤维/长玻纤/聚丙烯复合材料性能的影响

以自制超支化分散剂(HBD)为改性剂,制备剑麻纤维(SF)/长玻纤(LGF)/聚丙烯(PP)复合材料,探讨超分散剂对SF/LGF/PP复合材料的力学性能、热性能、结晶性能的影响。采用扫描电镜(SEM)观察SF/LGF/PP复合材料的冲击断面形貌,分析纤维与聚丙烯树脂的界面相容性。实验结果表明,经HBD改性后的SF/LGF/PP复合材料的冲击强度、弯曲强度分别比未经分散剂改性的复合材料提高了35.2%和6%,复合材料的热稳定性、聚丙烯相的结晶速率和结晶度有所提高,HBD的加入使得复合材料的储能模量提高,损耗系数降低。     

碱处理对竹纤维/聚乳酸可降解复合材料性能影响研究

以NaOH溶液为改性剂对竹纤维进行碱处理,再与聚乳酸(PLA)熔融共混制备竹纤维/PLA可降解复合材料。探讨了NaOH溶液浓度、碱处理时间和碱处理温度对复合材料拉伸强度、抗弯强度和耐水性能的影响规律,并采用扫描电子显微镜(SEM)对碱处理竹纤维的表面形貌进行了观测。结果表明,碱处理使竹纤维表面粗糙度增大,单纤维的强度提高,有效提高了与PLA基体的机械黏接力。但碱浓度过大、处理时间过长或处理温度过高时,纤维素分子链排列致密程度降低,整体纤维的力学性能下降。NaOH溶液浓度为3%,处理时间为4h,处理温度为60℃时,所制得竹纤维/PLA复合材料拉伸性能、弯曲性能和耐水性能均最佳。     

碱处理对苎麻/醋酸纤维素复合材料的影响

通过优化碱处理工艺条件改善苎麻纤维结构和性能,同时对醋酸纤维素进行改性处理,制备了苎麻纤维增强醋酸纤维素复合材料。通过性能测试和扫描电镜观察发现:碱处理既提高苎麻纤维强度和模量,又对苎麻纤维有韧化作用,还提高纤维表面的吸附能力,从而提高苎麻纤维/醋酸纤维素基复合材料剪切强度和弯曲强度。     

连续纤维增强PPESK树脂基复合材料的界面性能

用SEM观察了复合材料的微观断面结构,用横向拉伸强度和层间剪切强度表征玻璃纤维(GF)、T700碳纤维(CF)、芳纶纤维(F-12)增强PPESK树脂基复合材料的界面性能,研究了界面性能对三种复合材料耐湿热性能的影响.结果表明,T700/PPESK和F-12/PPESK复合材料的界面粘接性能均优于GF/PPESK复合体系.三种纤维复合材料的破坏机理不同:玻璃纤维发生纤维与树脂的界面脱粘破坏,碳纤维复合材料在破坏时,树脂与纤维并没有完全脱粘,破坏发生在树脂内;而芳纶纤维复合材料的破坏总伴随着纤维本身横向的撕裂破坏.三种复合材料体系均具有较低的吸湿率和良好的耐湿热性能,T700/PPESK复合材料在湿热条件下的性能保持率最高.     

短玻璃纤维/硅橡胶发泡复合材料的制备及表征

表面改性的短玻璃纤维和硅橡胶共混发泡制备出短玻璃纤维/硅橡胶发泡复合材料,对其力学性能、热性能和结构进行测试。结果表明:当加入长为6mm的短纤维3g(7.5份)时,复合材料的拉伸强度增加155%,达到0.78MPa。沿着纤维取向上的拉伸强度相对于垂直纤维横向增加130%,断后伸长率增加790%;热稳定性提高;结构测试表明复合材料的泡孔孔径平均为0.3mm,呈闭孔且分布稀少,泡孔绕纤维生成;扫描电镜(SEM)显示处理后的纤维与硅橡胶界面处相容性提高。     

改性油松木粉/不饱和聚酯树脂复合材料界面性能研究

为改善油松木粉与不饱和聚酯树脂(UPR)的界面相容性,采用氢氧化钠处理、偶联剂处理、接枝改性和包覆处理方法对油松木粉进行改性,对改性木粉/UPR复合材料进行冲击和拉伸性能测试;通过观察试样冲击断口形貌,判断两相界面相容性情况。结果表明:木粉经接枝改性后增韧效果最佳,复合材料的冲击强度提高了148.3%;包覆处理后增强效果最佳,复合材料的拉伸强度提高了17.4%。同时碱处理、偶联剂处理和包覆处理能不同程度地提高复合材料的拉伸和冲击性能。接枝改性能大幅提高复合材料的冲击性能,但对拉伸性能提高不明显甚至下降。通过观察试样冲击断口,改性后油松木粉与UPR的界面相容性得到明显改善。     

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。     

CaCl_2和多巴胺处理对芳纶纤维表面结构与性能的影响

采用氯化钙(CaCl_2)乙醇溶液和多巴胺水溶液浸渍法对芳纶纤维表面进行改性处理,对改性后芳纶纤维表面的化学结构、微观形貌、表面粗糙度、单丝拉伸强度和芳纶纤维/环氧树脂复合材料的界面性能等进行了测试分析。结果表明,采用CaCl_2乙醇溶液处理芳纶纤维后,芳纶纤维表面有刻蚀出的沟槽,表面粗糙度增大,芳纶纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度明显提高,同时由于纤维结构受到破坏,单丝拉伸强度下降了11.12%;采用多巴胺水溶液处理时,芳纶纤维表面沉积了聚多巴胺涂层,表面粗糙度增大,芳纶纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度进一步提高,纤维结构几乎不受影响,单丝拉伸强度降幅较小;采用CaCl_2乙醇溶液和多巴胺水溶液先后处理芳纶纤维后,纤维表面的聚多巴胺涂层更致密,复合材料的层间剪切强度达到最大值,同时改性后的纤维具有一定的抗紫外性能,此方法改性效果最优。     

CaCl1和多巴胺处理对芳纶纤维表面结构与性能的影响

采用氯化钙(CaCl2)乙醇溶液和多巴胺水溶液浸渍法对芳纶纤维表面进行改性处理,对改性后芳纶纤维表面的化学结构、微观形貌、表面粗糙度、单丝拉伸强度和芳纶纤维/环氧树脂复合材料的界面性能等进行了测试分析.结果表明,采用CaCl2乙醇溶液处理芳纶纤维后,芳纶纤维表面有刻蚀出的沟槽,表面粗糙度增大,芳纶纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度明显提高,同时由于纤维结构受到破坏,单丝拉伸强度下降了11.12％;采用多巴胺水溶液处理时,芳纶纤维表面沉积了聚多巴胺涂层,表面粗糙度增大,芳纶纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度进一步提高,纤维结构几乎不受影响,单丝拉伸强度降幅较小;采用CaCl2乙醇溶液和多巴胺水溶液先后处理芳纶纤维后,纤维表面的聚多巴胺涂层更致密,复合材料的层间剪切强度达到最大值,同时改性后的纤维具有一定的抗紫外性能,此方法改性效果最优.     

苎麻纤维表面处理对其复合材料性能的影响

在不同处理时间和功率的条件下,对苎麻纤维表面进行冷等离子体处理。通过分析纤维表面能以及纤维拉伸强度的变化,选取了3组处理纤维与未处理纤维作为复合材料的增强纤维,并且运用模压工艺制备苎麻纤维增强复合材料。经过扫描电镜分析、弯曲强度和剪切强度测试以及单纤维断裂实验,探究了冷等离子体处理对苎麻纤维表面性能及其复合材料性能的影响。结果表明:冷等离子体处理去除了苎麻纤维表面的胶质和杂质,提升了纤维与环氧树脂的粘附功。随着处理时间与功率的增加,复合材料板的力学性能随之提升。与未处理纤维复合材料相比,当处理条件为3min、200W时,复合材料的弯曲强度与剪切强度分别提升了37.0%和30.5%。     

化学处理和吸湿水对剑麻纤维及其与树脂界面性能的影响

使用KMnO₄、NaOH、阻燃剂、硅烷对剑麻纤维进行表面处理。采用单丝拉伸和微脱粘方法分别测试了剑麻纤维的拉伸性能及其与改性丙烯酸酯、环氧树脂的界面性能,考察了吸湿水对剑麻纤维表面形貌、拉伸性能及其与树脂界面粘结的影响,分析了相应的破坏模式。结果表明,经过表面化学处理后剑麻纤维的拉伸强度和模量均有不同程度的下降,其中经KMnO₄和硅烷处理后,纤维拉伸强度下降了44%,经NaOH处理后其拉伸强度降低了27%,阻燃剂处理对剑麻性能的影响不明显。表面化学处理还会降低剑麻纤维与改性丙烯酸酯的界面粘结强度,其下降的幅度与纤维拉伸强度下降程度不一致,阻燃剂处理的剑麻/改性丙烯酸酯的界面强度最低,仅为2.0 MPa,较未处理剑麻纤维复合体系下降了80%。经硅烷处理后,剑麻纤维的吸水率下降,吸水后其拉伸性能保留率高于未处理剑麻纤维。湿态条件下未处理剑麻纤维与环氧树脂的界面强度为6.6 MPa,高于硅烷处理剑麻/环氧树脂的界面强度,其断口形貌表明硅烷处理可导致微纤之间的弱粘结,从而降低了剑麻纤维自身及其与树脂的界面性能。