功能化氧化石墨烯/聚氨酯-环氧树脂复合材料的制备及其性能

利用氧化石墨烯(GO)表面的羟基分别与硅烷偶联剂KH550、KH560反应,制备功能化氧化石墨烯(KH550-GO、KH560-GO),分析了GO功能化前后的微观结构变化;通过溶液插层法将GO加入到聚氨酯-环氧树脂(PU-EP)基体树脂中制备GO/PU-EP复合材料,并对其拉伸性能及热性能进行测试。研究结果表明,KH550、KH560成功对GO进行了功能化,并且与PU-EP复合材料相比,GO/PU-EP复合材料的拉伸性能和热性能均有明显的提高。其中,KH550-GO的加入对基体树脂力学性能和热性能的改善尤为明显。添加0.1wt%的KH550-GO,基体树脂拉伸强度和拉伸模量分别提高了39.0%和94.4%,同时初始热分解温度提高了12℃。     

TLCP/SF/酚醛树脂混杂复合材料的摩擦磨损性能

采用自行合成的热致性液晶聚合物(TLCP)与酚醛树脂(PF)通过熔融挤出进行原位复合,加入经过表面处理的剑麻纤维(SF),通过辊炼、模压成型制备了TLCP/SF/PF混杂复合材料。研究液晶聚合物的种类对TLCP/SF/PF混杂复合材料摩擦磨损性能、硬度、动态力学性能的影响,使用扫描电子显微镜(SEM)观察了混杂复合材料的磨损面形貌,分析了混杂复合材料的摩擦磨损机理。研究结果表明,液晶聚合物聚对苯二甲酰-双(对羟基苯甲酸)癸二醇酯(PHDT)使TLCP/SF/PF的体积磨损率降低了15%,Tg提高了10℃。TLCP与剑麻纤维协同改善了混杂复合材料的摩擦性能,为制备无石棉摩擦材料提供理论参考。     

氧化石墨烯/酚醛树脂原位复合材料的热性能和动态力学性能

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),通过超声分散与苯酚、甲醛进行原位聚合,将所得原位聚合树脂与其它填料一起通过辊炼、模压成型制备GO/酚醛树脂(PF)原位复合材料。研究GO含量对GO/PF原位复合材料的热性能、力学性能、动态力学性能、蠕变和应力松弛的影响,使用扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料的冲击断面形貌。研究结果表明,当GO加入量为1%时,GO/PF原位复合树脂的初始热分解温度比纯酚醛树脂(PF)提高了55.8℃;当GO加入量为0.25%时,GO/PF原位复合材料的冲击强度提高18.6%;当GO加入量为0.5%时,GO/PF原位复合材料的储能模量比纯PF复合材料提高78.3%,Tg提高了8.9℃。SEM观察发现,GO/PF原位复合材料的冲击断面凹凸不平,表明GO的加入能有效提高PF复合材料的力学性能。     

生物基没食子酸环氧树脂/氧化石墨烯纳米复合材料的制备及热性能

以植物多元酚没食子酸为原料制备了生物基没食子酸环氧树脂(GAER),采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),并利用硅烷偶联剂KH550对氧化石墨烯进行改性修饰。以琥珀酸酐为固化剂,制备了GAER/KH550-GO生物基纳米复合材料。对所制备的GO及其与GAER的复合材料进行了结构表征和性能测试。结果表明,KH550改性的氧化石墨烯已经剥离形成具有单片分布的结构,GAER/KH550-GO复合材料的储存模量(E′)、玻璃化转变温度(Tg)均随着KH550-GO含量的增加先增加后降低,在KH550-GO的质量分数为0.25%时,Tg提高了21℃,50℃时E′增加了72.2%;在KH550-GO的质量分数为0.75%时,复合材料具有较高的交联密度及耐热性。     

热致性液晶/氧化石墨烯/酚醛树脂复合材料的力学性能与摩擦性能研究

将酰氯化后的氧化石墨烯与热致性液晶聚合物经溶液混合法制备热致性液晶聚合物/氧化石墨烯(TLCP/GO)混杂材料;通过辊炼、挤出、模压成型工艺制备热致性液晶聚合物/氧化石墨烯/酚醛树脂(TLCP/GO/PF)复合材料,研究TLCP/GO混杂材料含量对酚醛树脂复合材料的力学、动态力学及摩擦性能的影响。结果表明:添加量为0.5%时复合材料的弯曲强度及弯曲模量分别提高了26%及11%;添加量为0.5%时,复合材料初始储能模量提高了31.5%,同时,混杂材料的加入一定程度上改善了复合材料的摩擦磨损性能,其中混杂材料添加量为0.5%时,复合材料的摩擦系数在0.39~0.28之间,250℃时,复合材料的磨损率为0.39×10-7cm3/N·m,比纯酚醛复合材料降低48.7%,表明TLCP与GO具有协同增强作用。     

偶联剂对玻璃纤维增强淀粉/聚乳酸复合材料性能的影响

分别以马来酸酐、KH550、KH560和KH570为偶联剂对玻璃纤维进行预处理,再与淀粉、聚乳酸(PLA)复合,通过熔融挤出法制备玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料。研究了偶联剂种类对玻璃纤维增强复合材料熔融指数、力学性能、热性能和熔融流变性能的影响。实验发现马来酸酐、KH550、KH570、KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料的熔融指数和力学性能都依次增大,表明KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料的界面黏结作用最强。对热性能进行表征发现,马来酸酐、KH550、KH570、KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料玻璃化转变温度、重结晶温度、结晶度和热稳定性均依次提高。受玻璃纤维与淀粉/PLA基体界面黏结效果的影响,马来酸酐、KH550、KH570、KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA体系的储能模量和复数黏度依次增大。     

TLCP种类对TLCP／GF／UP原位混杂复合材料力学和流变性能的影响

自行合成了不同种类的热致性液晶聚合物(TLCP),采用原位复合的方法制备了热致性液晶/玻璃纤维(GF)/不饱和聚酯(UP)原位混杂复合材料,研究了TLCP的种类对TLCP/GF/UP原位混杂复合材料的冲击、弯曲、蠕变、应力松弛、流变等性能的影响.结果表明,热致性液晶聚合物的加入能提高TLCP/GF/UP复合材料的冲击和弯曲性能,其中加入5% LCMC的复合材料的冲击强度达到5.7 kJ/m2,是未改性体系的2.1倍,弯曲强度提高了1.2倍～1.6倍;蠕变和应力松弛研究表明,反应型的热致性液晶聚合物LCMC与不饱和聚酯发生交联,提高了复合材料的固化交联度,从而有效提高了复合材料的抗蠕变和应力松弛性能;液晶聚合物的加入,对复合材料的流变性能也有一定的影响.     

UP/GF/TLCP原位混杂复合材料的力学性能与流变性能

通过静态力学方法研究热致性液晶聚合物(TLCP)的含量对不饱和聚酯(UP)/玻璃纤维(GF)/TLCP原位混杂复合材料力学性能的影响,采用流变仪研究TLCP对材料流变性能的影响,采用扫描电镜(SEM)观察材料的冲击断面微观形貌。结果表明,TLCP含量对材料流变性能和力学性能有很大影响,当TLCP加入量为5%时,材料的流动性能最好,熔体流动速率(MFR)达到107.7 g/10 min,常温下材料的冲击强度达到5.23 kJ/m2,是未加TLCP材料的1.97倍,材料的弯曲强度由66.9 MPa提高到76.5 MPa,提高了14.3%。同时,材料的蠕变和应力松弛行为得到一定程度的改善。SEM观察表明,TLCP的加入对提高材料的断裂能具有一定的作用。     

剑麻纤维/纳米酚醛树脂复合材料的动态力学性能和热性能

分别采用碱、硅烷偶联剂(KH-550)对剑麻纤维(SF)进行表面处理,选用无机纳米SiO2改性的酚醛树脂(PF)作为基体树脂,通过模压成型工艺制备剑麻纤维/纳米酚醛树脂复合材料。分别采用动态力学分析(DMA)、热重分析(TG)研究纳米SiO2的加入及剑麻纤维处理方式对SF/PF复合材料动态力学、蠕变、应力松弛性和热性能的影响。结果表明,与未添加纳米SiO2的SF/PF复合材料相比,SF/纳米PF复合材料的储能模量达到4783MPa,提高了46.8%;与未改性SF/纳米PF复合材料相比,经过碱处理的SF/纳米PF复合材料玻璃化转变温度(Tg)达到261℃,提高了14℃;热失重研究结果表明,纳米SiO2的加入及剑麻纤维改性均能显著提高SF/PF复合材料的热分解温度。     

KH550表面改性氧化石墨烯/酚醛树脂复合材料的力学性能和摩擦性能

采用Hummers法对天然鳞片石墨进行氧化处理和超声剥离制备氧化石墨烯,通过γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)与氧化石墨烯(GOs)反应得到改性氧化石墨烯(MGOs)。采用模压成型方法制备MGOs/酚醛树脂(PF)复合材料。利用热重分析(TGA)、红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)分析其表面改性效果,研究不同MGOs含量的MGOs/PF复合材料的力学性能、摩擦性能,利用扫描电镜(SEM)观察复合材料磨损面的形貌。结果表明,GOs经KH550改性后彼此间形成共价键连接,MGOs的热稳定性显著提高;MGOs的加入能有效提高复合材料的力学性能和摩擦性能;其中,MGOs/PF复合材料的冲击强度提高了45.5%,弯曲强度和弯曲模量分别提高了36.7%、26.7%。     

剑麻纤维素微晶/酚醛树脂复合材料的力学性能和摩擦性能

采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)对自行制备的剑麻纤维素微晶(SFCM)进行表面改性,采用双螺杆挤出机对SFCM与酚醛树脂(PF)进行熔融共混,采用模压成型方法制备SFCM/PF复合材料。研究不同SFCM含量的SFCM/PF复合材料的力学、摩擦学性能,并采用扫描电镜(SEM)观察磨损面的形貌。结果表明,SFCM的加入能有效提高复合材料的力学性能和摩擦性能,当SFCM含量为6%时,复合材料的冲击强度提高了55.56%,SFCM含量为4%时,复合材料的弯曲强度提高了31.37%;SEM观察发现,改性后的SFCM为微纤维形态,径向尺寸为10μm;热重分析表明,改性SFCM初始分解温度比剑麻纤维提高了60℃。     

偶联剂改性废纸/PETG生物复合材料

目的制备可生物降解的偶联剂改性废纸/PETG木塑复合材料,并检测其各方面的性能。方法分别采用偶联剂KH550,KH560和KH570对废纸粉进行改性处理,并与PETG制备木塑生物复合材料,通过傅里叶变换红外光谱、力学性能检测、吸水性能分析、扫描电镜和热重分析,研究偶联剂的加入对材料结构、力学性能、吸水性、微观形貌和热稳定性的影响。结果 KH550对复合材料性能的增强效果最好,当KH550质量分数为1%时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度达到峰值,分别提高了32.8%和13.7%。结论偶联剂能明显改善复合材料的力学性能和热稳定性,降低其吸水率,在包装领域具有很好的应用前景。     

剑麻纤维处理方法对SF/PF共混复合材料动态力学性能的影响

分别采用碱、硅烷偶联剂(A-1120)及阻燃剂(硼砂-HCHO-NaHSO3)对剑麻纤维进行表面处理,通过模压成型工艺制备了剑麻纤维/酚醛树脂(SF/PF)共混复合材料。采用动态力学性能测试(DMA)研究了SF表面处理方法对SF/PF共混复合材料动态力学性能、蠕变及应力松弛性能的影响,采用扫描电镜(SEM)观察了SF/PF共混复合材料冲击断面的形态。结果表明,SF经偶联剂处理后,SF/PF共混复合材料的储能模量达到6310MPa,玻璃化转变温度(Tg)达到216℃,其储能模量和Tg分别比未处理复合材料提高2倍和15℃;SF经阻燃剂处理后,SF/PF共混复合材料的蠕变和应力松弛性能得到提高,SEM观察表明,SF表面处理对提高材料的界面粘接性具有一定的作用。     

碱式硫酸镁晶须/橡胶复合材料的制备

将超声分散后的硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷改性碱式硫酸镁晶须（KH550-MgOS_W）分散液加入天然胶乳（NR）中,对其进行补强,制得绿色环保高性能的KH550-MgOS_W/NR复合材料。系统研究了KH550-MgOS_W/NR复合材料的力学性能、阻燃性能及热稳定性能。结果表明,用KH550改性后的MgOS_W与橡胶基体具有很好的相容性。KH550-MgOS_W/NR复合材料的力学性能、阻燃性能及热稳定性能均比纯胶有所提高。当KH550-MgOS_W与NR质量比为4%时,KH550-MgOS_W/NR复合材料的各项性能均达到最佳,300%定伸应力、拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率、交联密度比纯胶胶膜分别提高了25.0%、36.8%、37.3%、11.4%、44.2%,垂直燃烧等级由FV-1提高到了FV-0级,比纯胶的起始热降解温度（T₀）、最大热降解温度（T_p）和终止热降解温度（T_f）分别提高了6.2℃、5.2℃和4.1℃。     

聚丙烯/热致液晶聚合物/玻璃纤维混杂复合材料 Ⅱ: 混杂复合材料的静态及动态力学性能

对具有良好液晶聚合物微纤结构的聚丙烯/热致液晶聚合物/玻璃纤维 (PP/TLCP/GF) 混杂复合材料,使用静态拉伸和动态力学分析 (DMA) 的方法研究了材料的力学性能。拉伸实验结果表明,混杂复合材料的拉伸强度和模量随着PP和TLCP挤出后的牵伸速率增大而上升,并且含有增容剂PP-g-MAH的体系,力学性能更优异。DMA测试结果表明,混杂复合材料的动态模量E'随着体系中玻纤的含量增加而增大;当体系中加入增容剂后,复合材料的刚性得到进一步提高。但无论是否使用了增容剂PP-g-MAH,当体系中玻纤含量高于20%后,模量随玻纤含量增大的趋势变缓。当体系中增强相的含量增加,以及加入增容剂使增强相与基体的界面粘结得到改善后,PP基体的损耗因子 (tanδ) 峰值都有一定的减小。      

聚丙烯/热致液晶聚合物/玻璃纤维混杂复合材料Ⅰ: 液晶聚合物组分的预成纤及对混杂复合材料形态的控制

考察了熔融挤出后施加的牵伸比和增容剂对聚丙烯 (PP)/热致液晶聚合物(TLCP) 原位复合材料中TLCP分散相形貌的影响。结果表明,复合材料中的TLCP相随着牵伸比的增大逐渐形成良好的微纤结构,TLCP微纤的长径比随牵伸比增大而增大;当体系中加入增容剂PP-g-MAH后,体系中TLCP在较小的牵伸速率下即可形成长径比很大的微纤结构。将上述所得原位复合材料与玻纤在 200℃(低于TLCP熔融温度) 下熔融挤出制得玻纤和液晶聚合物微纤混杂增强的材料。实验证明,在此加工温度下液晶聚合物形态得到较好保持,注射样品中不存在原位复合材料中典型的"皮-芯"形貌。同时,增容剂PP-g-MAH还明显改善了玻纤与基体之间的界面粘结。      

纤维表面改性对PLA/Flax复合材料性能的影响

目的研究纤维表面改性对复合材料结晶、热稳定性、动态力学性能、尺寸稳定性、吸水率等的影响。方法采用碱、碱+马来酸酐、碱+KH550这3种处理方法对纤维表面进行改性,通过熔融挤出与聚乳酸(PLA)混合制备聚乳酸/亚麻纤维(PLA/Flax)复合材料。结果亚麻纤维经表面改性后使PLA更容易发生冷结晶,结晶结构更加致密、完善,PLA/Flax尺寸稳定性优于PLA。纤维的加入提高了PLA的吸水率,但热稳定性能有所降低。纤维表面改性降低了PLA/Flax的储能模量。结论碱+KH550处理纤维与PLA共混所得复合材料的结晶性、尺寸稳定性最佳,为高性能PLA/Flax复合材料的制备提供了一定的实验及理论依据。     

偶联剂对EVOH/纳米SiO_2复合材料结构与性能的影响

采用不同的偶联剂KH550、KH560、KH570和KH8431对纳米SiO2进行表面改性,采用熔融共混法将未改性和改性纳米SiO2(5%(质量分数)SiO2)与EVOH共混制成复合材料,并吹塑成薄膜。利用FT-IR、TEM、SEM对不同偶联剂处理的纳米SiO2和复合材料的结构进行表征,并对复合材料的流变性能、阻隔性能、力学性能、耐热性能和透明性进行了表征。结果表明,纳米SiO2与4种偶联剂均形成化学键合,改性纳米SiO2比未改性纳米SiO2在EVOH中分散性好,加工时熔体的流动性更好。用KH550处理的纳米SiO2在EVOH中分散性最好,与EVOH能形成较大界面相互作用力,与EVOH/未改性纳米SiO2复合材料相比,EVOH/改性纳米SiO2复合材料的拉伸强度和储能模量分别提高17.2%和136%,透湿、透氧系数分别下降11.2%和9.5%,透光率达到74.9%,雾度为14.9%。     

硅烷偶联剂改性的木粉/P34HB复合包装材料的制备

目的研究硅烷偶联剂KH550含量对木粉/P34HB复合包装材料性能的影响。采用KH550改性木粉,提高与聚(3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯)(P34HB)的结合强度,改善复合材料的力学性能和界面相容性。方法以KH550为改性剂,木粉和P34HB为原料,利用共混热压工艺制备改性木粉/P34HB复合材料;通过对复合材料的形貌进行观察,以及傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)和力学性能分析,研究KH550质量分数不同时对复合材料界面相容性、力学性能和热性能的影响。结果添加KH550后,复合材料的的界面相容性得到改善;FTIR分析表明,KH550已经成功接枝到木粉中;适量的KH550提高了复合材料的热稳定性;复合材料的储能模量增加;复合材料的力学性能也有所提高。此外还得到了最佳的KH550添加量,即质量分数为0.5%。结论 KH550不仅使得木粉与P34HB的相容性得到改善,同时也增强了复合包装材料的力学性能和热性能。     

UP／GF／TLCP混杂复合材料的流变性能与力学性能

采用自行合成的不同相对分子质量(n)的热致性液晶聚合物(TLCP)与玻璃纤维(GF)混杂改性不饱和聚酯(UP),固定TLCP用量为5%(质量分数),研究了UP/GF/TLCP复合材料的流变性能和力学性能,分析了材料的冲击断面微观形貌。结果表明,TLCP的相对分子质量(n)对复合材料流变性能和力学性能有很大影响,当n不大于10时,复合材料的流变性能和力学性能随n的增加而提高。当n=10时,复合材料的流动性能和弯曲性能最好,熔体流动速率达到164.1 g/(10 min)。常温下弯曲强度和弯曲模量达到82.88 MPa和6.03 GPa,分别提高了31.3%和30.8%。当n=50时,复合材料的冲击强度最佳,达到5.196 kJ/m2,是未加TLCP材料的1.62倍,冲击断面形貌表明,TLCP相对分子质量对复合材料的界面粘合作用影响显著。