阻燃增强聚乳酸复合材料的制备及性能研究

用碱溶液和乙烯基三甲氧基硅烷先后处理红麻纤维,以红麻纤维作增强材料,PX-220为阻燃剂,聚乳酸为基体,通过转矩流变仪混合制备聚乳酸复合材料。通过FT-IR和SEM实验研究了红麻纤维的改性效果;又通过拉伸强度、LOI、UL 94、TG和拉曼表征了聚乳酸复合材料的力学性能、耐热性能、燃烧性能、燃烧产物。结果表明:红麻的加入能提高复合材料的拉伸强度,PX-220能显著提高复合材料的耐热性能和阻燃性能。添加10%(wt,质量分数,下同)红麻、20%PX-220时,聚乳酸复合材料的性能达到最优,拉伸强度为48.9MPa;LOI为33.5%,UL 94达到V0级。     

竹纤维增强聚乳酸复合材料热老化性能

采用氢氧化钠和异氰酸酯处理的界面调控方法对竹纤维(BF)增强聚乳酸(PLA)复合材料界面进行调控,通过注射成型工艺制备BF/PLA复合材料。利用FTIR、XRD、凝胶渗透色谱及SEM等分析手段研究了BF/PLA复合材料热老化性能。研究发现: 热老化过程中PLA分子链中的C O不断水解,分子链的C—O断裂生成聚合度更低的小分子量的PLA,PLA结晶度减小,PLA与BF的接合界面被破坏,拉伸强度和冲击强度随老化时间的增加逐渐降低。BF/PLA复合材料在80℃热老化16天后拉伸强度和冲击强度分别降低了75%和77.6%,在100℃热老化32 h后拉伸强度和冲击强度分别降低了80.3%和83.4%。温度对BF/PLA复合材料老化影响显著,温度越高,老化速度越快。     

竹纤维/聚乳酸复合材料自然老化性能研究

采用氢氧化钠(NaOH)+异氰酸酯(MDI)处理的界面调控方法对竹纤维/聚乳酸复合材料界面进行调控,通过注射成型工艺制备竹纤维/聚乳酸复合材料。利用傅里叶红外光谱、X射线衍射、凝胶渗透色谱及扫描电镜等分析手段研究了竹纤维/聚乳酸复合材料的自然老化性能。研究发现,自然老化过程中,在水、光、热和氧的协同作用下,复合材料中的聚乳酸分子不断产生水解,分子链断裂,分子量减小,聚乳酸由一定的结晶态逐渐转变为无定形态,结晶度减小,聚乳酸自身强度不断下降,聚乳酸与竹纤维的粘结力不断降低,二者接合界面被破坏,复合材料质量不断减少、力学性能不断下降。老化137d后,复合材料表面出现明显的裂纹,拉伸强度和冲击强度分别降低了69.6%和75.8%。竹纤维/聚乳酸复合材料自然老化较严重,需要采用一定的技术手段进一步改善复合材料户外使用性能。     

亚麻纤维增强聚乳酸可降解复合材料的制备与性能

将制浆造纸用亚麻短纤维与聚乳酸(PLA)熔融共混,用注塑方法成型亚麻纤维/聚乳酸复合材料试样。通过差示扫描量热实验(DSC)、动态力学性能测试(DMA)、热重分析(TGA)和力学性能测试等方法,研究了聚乳酸和亚麻纤维在不同质量配比下,复合材料热性能、动态力学性能和力学性能的变化规律。随着亚麻纤维的加入,复合材料的结晶度增大,热稳定性增强,储能模量得到提高,力学性能也有了明显变化:纤维含量为20%时,拉伸强度为45.88 MPa,比纯PLA的增加了21%;同时,弯曲模量的增幅达到30%。     

不同热氧环境对T800碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的影响EI北大核心CSCD

不同热氧环境(70,130,190℃)对碳纤维复合材料的性能有着重要的影响。分析了不同热氧环境下T800碳纤维/环氧树脂复合材料的失重特性,并对比了老化前后的表面形貌、红外光谱、动态力学性能和层间剪切性能。结果表明:在热氧老化初始阶段,质损率急速上升,老化温度越高质量损失越快;试样表面形貌随热氧温度的升高其破坏程度逐渐加剧,在190℃老化后,纤维表面树脂脱落严重,纤维与纤维之间出现裂缝空隙,无树脂填充,在此老化温度下,试样发生了不可逆化学变化;试样的玻璃化转变温度会随老化温度的升高而变大,但内耗呈现先降低后增大再降低的趋势,在70,130,190℃热氧老化后试样剪切强度分别提高6.0%,13.7%和2.1%。相关实验结果和实验现象可为后续研究新型国产T800碳纤维/环氧复合材料提供数据参考。     

不同纤维织物/乙烯基酯复合材料的湿热老化

本文将不同纤维织物与750HOI环氧乙烯基酯树脂复合成三种层合结构的复合材料,对比研究了树脂浇铸体及复合材料在60℃与90℃去离子水中的湿热性能。通过材料的吸湿特性、弯曲性能、微观结构以及动态热机械性能的变化,分析了材料的湿热老化机理。研究表明:不同纤维织物增强的复合材料吸湿行为具有较大差异;90℃浸泡2160h后,添加碳纤维表面毡的复合材料F2弯曲强度保留率为70.42%,而表面层为方格布的复合材料J的保留率为51.88%;红外光谱(FTIR)研究表明:90℃湿热老化后复合材料基体树脂发生了水解断裂;扫描电镜(SEM)和动态热机械分析(DMA)研究发现:老化后复合材料中纤维/基体界面发生脱粘破坏,界面结合强度降低,试样的Tg和储能模量减小。     

木纤维-聚乳酸复合材料性能与聚乳酸性能的相关性

用高速混合-平板热压法制备了70%木纤维含量的木纤维-聚乳酸(WF-PLA)复合材料,研究了不同聚乳酸(PLA)对WF-PLA复合材料的耐水性、弯曲强度和弯曲模量、PLA分子量及热性能的影响。结果表明,PLA与木纤维复合后,弯曲模量明显增加,复合材料中PLA分子量和熔融温度明显下降;PLA性能对WF-PLA复合材料性能影响显著,WF-PLA复合材料中PLA分子量随PLA原料分子量下降而下降,高分子量PLA制备的WF-PLA复合材料耐水性更好,弯曲强度和弯曲模量更高;在PLA改性时,应避免引起PLA分子量下降。     

海南地区T700/5288炭纤维复合材料自然老化性能研究

针对南海地域的自然环境,将T700/5288炭纤维增强环氧树脂复合材料放置于海南省万宁市,经过自然老化3年后,研究其微观形貌、力学性能与热性能等。研究表明,由于热氧老化与光氧老化的存在,复合材料表层环氧树脂出现了化学降解,表面纤维发生裸露,起毛等现象,老化试样纵向压缩强度降低19%,横向压缩强度降低14%,其他表征力学性能基本不变,玻璃化转变温度降低了27℃。     

热氧老化对碳纤维织物增强聚合物基复合材料弯曲性能的影响

为了探索增强体结构对碳纤维增强聚合物基复合材料(CF-PMCs)热氧老化后弯曲性能的影响,对三维四向编织碳纤维/环氧复合材料(简称为三维编织复合材料)和层合平纹碳布/环氧复合材料(简称为层合复合材料)的热氧老化性能进行了研究。利用FTIR、老化失重、弯曲测试和SEM等手段分析了热氧老化前后的试样。结果表明:热氧老化导致基体树脂的氧化断链以及纤维/基体界面结合力的退化是两种复合材料弯曲强度和弯曲模量下降的原因,弯曲强度比弯曲模量更容易受热氧老化的影响。在相同的热氧老化条件下,层合复合材料的热氧老化失重大于三维编织复合材料的,而三维编织复合材料的弯曲强度和弯曲模量保留率均大于层合复合材料的。在140℃下老化1 200h后,层合复合材料的弯曲强度和弯曲模量保留率分别为74.7%和88.3%,而对应的三维编织复合材料的分别为79.4%和91.5%。因此,采用三维编织预制件作为CF-PMCs的增强体是一种有效的提高其热氧稳定性的方法。     

高密度聚乙烯/木粉复合材料的热氧老化(Ⅰ)——增容剂及抗氧剂对复合材料耐热氧老化的效果对比

采用高密度聚乙烯、木粉为原料,采用模压工艺制备木塑复合材料,通过力学性能及热性能的研究,对比分析了界面增容剂马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)及不同抗氧剂对木塑复合材料耐热氧老化性能的影响.结果表明,未老化前,使用25%的MAPE可使木塑复合材料的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度分别提高68.65%、29.60%和67.53%,所用的3种抗氧剂同样都可提高复合材料的弯曲强度及冲击强度,但均将降低复合材料的拉伸强度.热氧老化600h后,MAPE改性的木塑复合材料具有最高的强度值,耐老化效果优于使用抗氧剂的木塑复合材料,更明显优于未改性的木塑复合材料.使用MAPE及抗氧剂均可提高老化后复合材料的热稳定性,但MAPE增容将提高木塑复合材料的起始熔融温度,而抗氧剂却将降低复合材料的起始熔融温度.     

界面调控对竹纤维/聚乳酸复合材料性能的影响

分别采用碱(NaOH)处理、异氰酸酯(MDI)处理以及NaOH+MDI处理的界面调控方法对竹纤维/聚乳酸复合材料界面进行调控。结果表明,3种界面调控均改善了竹纤维/聚乳酸复合材料界面粘接性能、拉伸强度、冲击强度和防水性能;界面调控后,复合材料的粘流活化能增加,而热流动性因竹纤维与聚乳酸交联变得困难;复合材料玻璃转化温度和结晶温度升高,熔融峰变窄;复合材料热降解温度升高,热稳定性增加。NaOH+MDI联合对竹纤维/聚乳酸复合材料界面调控效果最好,对复合材料的性能影响最显著。     

聚乳酸/生物基尼龙复合材料的结晶、流变和 力学性能

为改善聚乳酸的韧性,在聚乳酸基体材料中加入生物基尼龙11,以Joncryl 4468为相容剂,采用双螺杆熔融共混制备聚乳酸/尼龙11/4468复合材料,研究相容剂Joncryl 4468含量对复合材料的结晶、流变和力学等性能的影响。研究结果表明:聚乳酸/尼龙11/4468复合材料的拉伸强度和冲击强度显著增强,当聚乳酸的质量分数为78.4%、尼龙11的质量分数为20.0%、相容剂Joncryl 4468的质量分数为1.6%时,复合材料的拉伸强度和冲击强度相对于纯聚乳酸分别提升了约10.4%和40.0%,表现出良好的综合力学性能;聚乳酸/尼龙11/4468共混体系中聚乳酸的结晶度较纯聚乳酸提高了3.5%;相容剂Joncryl 4468的加入改善了复合材料的加工流动性能。     

氧化锌/改性聚乳酸复合材料的制备与性能研究

聚乳酸与二聚水杨酸内酯发生接枝反应生成改性聚乳酸,纳米级氧化锌、改性聚乳酸、少量碳纳米纤维以一定配比,采用接枝共聚—共混法制得纳米级氧化锌/改性聚乳酸复合材料。对复合材料进行表征和测试,结果表明:制得的纳米级氧化锌/改性聚乳酸复合材料分子量分布均匀,性能优良;拉伸强度比未改性聚乳酸明显提高,拉伸强度最高可达到36.64MPa;吸附时间在8h时,吸附率最大达到22%。纳米级氧化锌/改性聚乳酸复合材料在医疗领域具有较好的应用前景。     

苯并三唑类光稳定剂的合成及在剑麻纤维基复合材料中的应用

通过溶液聚合合成了一种梳状复合型高分子光稳定剂P(HAPBT-co-MTMP-co-OA-co-m PEGA)。采用红外光谱、核磁共振、热重分析对高分子光稳定剂进行了表征,结果表明,高分子光稳定剂的热分解温度明显高于中间体(2',4'-二羟基苯基)-2H-苯并三唑(DHPBZ)的分解温度。将该光稳定剂应用到PP/剑麻纤维(SF)与PE/SF复合材料中能提高其抗紫外老化性能。通过测试复合材料老化前后的拉伸性能、接触角、羰基指数、乙烯基指数、水萃取损失率、热迁移损失率、扫描电镜等研究了光稳定剂的稳定化效果,并与低分子紫外线吸收剂UV-P的应用性能进行对比。结果表明,老化50 d后,添加高分子光稳定剂的PP/SF和PE/SF复合材料拉伸强度保持率分别比其空白复合材料少下降了37.41%和38.17,而添加UVP的PP/SF和PE/SF复合材料的拉伸强度保持率分别比其空白复合材料少下降了12.72%和12.85%。添加高分子光稳定的PP/SF和PE/SF复合材料羰基指数分别增加了0.033和0.018,乙烯基指数分别增加了0.07和0.039,增加幅度均较小;接触角测试结果表明无论是否添加光稳定剂的PP/SF和PE/SF接触角均随老化程度的加深而降低,但添加光稳定剂的复合材料接触角降低幅度明显低于空白复合材料;扫描电镜显示光稳定剂的加入使材料老化后表面裸露出剑麻纤维的表面积相对较小,产生的裂纹也较少;高分子光稳定剂具有优于UV-P的耐热水萃取与耐热迁移性能。     

纤维增强聚合物基复合材料老化研究进展

对于纤维增强聚合物基复合材料而言,湿热、光照等环境条件对其力学性能的影响明显,会导致其强度和刚度下降.本文阐述了国内外聚合物基复合材料的人工气候老化、湿热老化、热氧老化等方面的研究现状,人工加速老化和自然老化相关性方面的研究结果,聚合物基复合材料老化性能评定和寿命预测研究情况等.指出了纤维增强聚合物基复合材料老化研究存...     

竹纤维质量分数对竹纤维增强聚乳酸复合材料性能影响

以1.5%异氰酸酯(MDI)界面改性剂改性处理后的竹纤维和聚乳酸为原料,通过注射成型工艺制备竹纤维增强聚乳酸复合材料,探讨竹纤维质量分数对复合材料界面、力学性能、吸水率、热性能的影响。结果表明,随着竹纤维质量分数的增加,复合材料拉伸强度、冲击强度、存储模量以及热稳定性均先增大后减小,24h吸水率逐渐增大,损耗因子逐渐降低。竹纤维质量分数为50%时,复合材料的拉伸强度和冲击强度分别达到最大值63.2MPa和11.6kJ/m2,复合材料存储模量最大,热稳定性最好。     

孔隙率对碳纤维/尼龙6复合材料湿热性能影响的数值模拟研究

孔隙在复合材料制造过程中广泛存在,在湿热环境下孔隙的存在会改变应力场和水分场,进而影响复合材料的吸湿性能与力学老化性能。对碳纤维/尼龙6(Carbon fiber reinforced polyamide 6,CF/PA6)复合材料在不同温度浸水环境下吸湿老化后的力学性能测试,研究了温度与吸湿量对其力学性能的影响及强度与模量等力学参数的演化规律,建立吸湿参数与力学参数的关联函数。基于随机顺序吸附法算法(Random sequential adsorption,RSA),建立了纤维、界面和孔隙随机分布的代表性体积单元(Representative volume element,RVE)模型。在本构模型中引入依赖于吸湿量的退化因子,研究了孔隙含量对复合材料横向拉伸、压缩、剪切强度和模量的影响,揭示了湿热老化前后不同的失效机制。结果表明：在热湿老化前,由于应力集中,孔隙会导致复合材料力学性能下降,孔隙率含量每增加1%,横向拉伸强度降低6.4%;湿热老化后,基体吸湿塑化效应是复合材料力学性能降低主要因素,对应降低率为3.86%。     

应用桥联模型预测复合材料吸湿老化剩余强度

采用试验与理论相结合的方法, 研究了玻璃纤维/环氧树脂复合材料的吸湿老化剩余强度, 测试了基体的吸湿性能, 对老化前后基体、 纤维及其复合材料的拉伸性能进行了试验研究。根据纤维和基体性能测试数据, 应用桥联模型计算了复合材料的吸湿老化剩余强度, 计算结果与试验结果一致。结果显示: 在小吸湿率条件下, 利用桥联模型能够准确预测复合材料的破坏演化规律及其最大剩余强度。当主承力层破坏由纤维控制时, 由湿老化引起的纤维强度的下降直接导致复合材料最大拉伸强度的下降; 当破坏由基体控制时, 影响复合材料吸湿剩余强度的主要因素是基体硬化及强度的下降。较小吸湿率对纤维与基体的界面粘结强度影响有限, 界面破坏不是层合板破坏的主要因素。      

碳纤维高温退浆处理对聚酰亚胺复合材料热老化的影响

分别从复合材料热氧化失重、表面和微观形貌、力学性能和玻璃化转变温度等方面，对比研究了碳纤维退浆和未退浆两种状态的聚酰亚胺复合材料在330℃下热老化过程中的性能变化规律及机理。结果表明：碳纤维退浆可以降低聚酰亚胺复合材料的热氧化失重率。碳纤维未退浆的复合材料由于界面层含耐温性低的环氧上浆剂，在热老化过程中界面容易破坏，导致裂纹较多，边缘纤维较快发生脱离。未退浆的复合材料虽然在老化前具有较高的层间剪切强度，但在热老化前期降低较快，退浆的复合材料在200 h老化后层间剪切强度反而更高。两种复合材料老化前的弯曲强度基本相当，但未退浆的复合材料在老化前期弯曲强度下降较快；退浆对弯曲模量影响不大。退浆后的复合材料玻璃化转变温度提高了15℃左右；经热老化后，未退浆的复合材料玻璃化转变温度略有提高，而退浆的复合材料基本不变。因此，对碳纤维进行高温退浆处理有利于提高聚酰亚胺复合材料在高温下长期使用的稳定性。     

麦秸秆粉/PP木塑复合材料紫外线加速老化性能

以麦秸秆粉为填充材料(质量分数50%),以聚丙烯(PP)膜为基体材料,采用混炼模压成型制备麦秸秆/PP木塑复合材料,对其进行紫外线加速老化实验,对比研究不同填充材料的木塑复合材料老化前后的力学性能和颜色变化,用FTIR分析探讨了复合材料老化机制,用SEM观察其表面微观形貌。结果表明,紫外线加速老化会导致麦秸秆/PP复合材料力学性能降低,当老化时间小于960 h时,麦秸秆/PP木塑复合材料弯曲强度、拉伸强度下降幅度较小,老化时间大于960 h时,力学性能下降幅度较大,材料褪色明显; 老化1200 h其弯曲强度、拉伸强度、冲击强度分别下降67.2%、47.89%、32.41%; 麦秸秆纤维中羟基加速了PP的紫外光降解,最终材料表面出现明显裂纹,部分纤维剥落并伴随有PP粉化现象。