碳纤维增强聚醚酮酮模压复合材料结构与性能调控

为探究模压工艺参数对碳纤维增强聚醚酮酮复合材料(CF/PEKK)结构与性能的影响规律,采用真空模压工艺制备CF/PEKK复合材料层压板,系统讨论了模压温度和压力对树脂与纤维的界面结构、PEKK凝聚态结构及复合材料力学性能的影响,通过扫描电镜分析了复合材料的微观结构,讨论了复合材料的失效形式,采用X射线衍射观察了复合材料中PEKK的晶体结构,使用动态热机械分析研究了复合材料界面阻尼与模压成型工艺的关系。研究结果表明,在365℃的模压温度和5.0～6.0 MPa模压压力下,CF/PEKK复合材料的综合力学性能最优,其中拉伸强度达到965 MPa,弯曲强度849 MPa,层间剪切强度59 MPa,复合材料的断裂失效形式以树脂开裂与层间Z形断裂为主。     

对苯/间苯结构比例对聚醚酮酮热力学性能的影响分析

聚醚酮酮(PEKK)机械强度高、耐高温性能优异，作为高性能热塑性复合材料的基体树脂获得了广泛关注。PEKK由二苯醚、对苯二甲酰氯和间苯二甲酰氯制备而成，合成过程中对苯和间苯原料比例的不同，使得其分子链构型产生差异，对PEKK的结晶状态和动力学性能造成影响，进而影响树脂基复合材料的力学性能。结合PEKK现有的制备、性能等方面的研究进行总结，分析了对苯/间苯比例对PEKK的结晶行为和热力学性能的影响。     

HA/HDPE多尺度生物复合材料的制备与力学性能

采用原位矿化复合-固相挤出技术制备羟基磷灰石/高密度聚乙烯(HA/HDPE)复合材料。结果表明,原位矿化-固相挤出制备的HA/HDPE复合材料是一种纳米HA颗粒均匀分散、界面结合强度高、HA/HDPE复合纤维定向排列的多尺度结构复合材料,在纳米尺度上HA均匀分散在HDPE基体中,在微米尺度上形成HA/HDPE复合纤维,在显微尺度上定向排列的HA/HDPE复合纤维形成织构结构。该HA/HDPE多尺度结构复合材料的力学性能与传统的熔融挤出的HA/HDPE复合材料相比有显著提高,拉伸强度达到245MPa,弯曲强度达到165MPa,拉伸模量为18.1GPa,力学性能均达到人体皮质骨的力学要求。     

含甲基侧基聚芳醚酮无规共聚物的合成与表征

由邻甲酚与4,4’-二氟二苯酮或1,4-(4-氟苯酰基)苯合成2,2’-二甲基-4,4’-二苯氧基二苯酮(Me—DPOBP)或1,4-[4-(2-甲基苯氧基)-苯酰基]-苯(Me—DPOTPK),再与二苯醚(DPE)、对苯二甲酰氯(TPC)在1,2-二氯乙烷(DCE)中,以无水AlCl3为催化荆,在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)存在下进行亲电缩聚反应,合成了一系列不同结构的甲基取代的聚芳醚酮醚酮酮／聚芳醚酮酮(MePEKEKK／PEKK)和聚芳醚酮酮醚酮酮／聚芳醚酮酮(MePEKKEKK／PEKK)共聚物。用IR,DSC,TGA和WAXD等方法对共聚物进行了分析表征,结果表明．该系列共聚物与PEKK相比,玻璃化转变温度Tg增大,熔融温度Tm、结晶度及热分解温度均有所下降。共聚物仍具有很好的耐热性。     

水溶性热塑性聚酰亚胺上浆剂对国产高强高模碳纤维复合材料界面性能的影响

以双酚A型二醚二酐(BPADA)、间苯二胺和1,3-二(4′-氨基苯氧基)苯(TPE-R)为原料合成了水溶性热塑性聚酰亚胺上浆剂，对国产高强高模碳纤维(HMCF)表面进行上浆处理并制备成复合材料。研究了不同单体摩尔比对上浆剂特性以及上浆处理后纤维表面结构性能的影响，进一步分析了热塑性上浆剂对国产高强高模碳纤维增强热塑性聚醚酮酮(PEKK)树脂基复合材料界面性能的影响。结果表明，当BPADA与TPE-R的单体摩尔比为1∶1时，合成得到的热塑性上浆剂不仅分子量分布均匀，而且具有优异的热稳定性，如温度554℃其热失重仅为5%。上浆处理后，高强高模碳纤维表面O/C由0.08增至0.18,提高了125%;上浆后纤维强度略有增高，模量几乎无变化；上浆处理后对复合材料界面性能改善明显，HMCF/PEKK复合材料层间剪切强度由处理前38.5 MPa提升至最高59.4 MPa,增幅高达54.3%。     

短切碳纤维增强HA/PMMA生物复合材料的制备及性能

以丙烯腈短切碳纤维(C)为增强相,纳米羟基磷灰石(HA)为改性体,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基体,采用原位合成与溶液共混相结合的方法,制备了C_f-HA/PMMA生物复合材料。用X射线衍射仪(XRD)、红外吸收光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等对材料的结构组成及断面的微观形貌等进行测试和表征,使用万能材料试验机测试其力学性能。结果表明：该合成工艺可以保证短切碳纤维和HA 在基体PMMA中均匀分布;所制备的复合材料具有较好的力学性能。随着碳纤维含量的增加,复合材料的弯曲强度和模量均呈先增大后减小的趋势。当碳纤维含量为4 %、HA含量为2%时(质量分数),复合材料的弯曲强度和弯曲模量达到极大值97.41 MPa和3.06 GPa。从复合材料的SEM照片可以看出,当碳纤维含量增加到6%时,纤维在基体PMMA中出现部分聚集现象。     

聚醚酮酮/含萘环聚醚酮醚酮酮无规共聚物的合成与表征

在无水AlCl3和NMP存在下,通过对苯二甲酰氯(TPC)、二莘醚(DPE)和4,4’-双(α-萘氧基)二苯酮(DNBP)在1,2-二氯乙烷中的低温溶液共缩聚反应。合成了一系列聚醚酮酮／含萘环聚醚嗣醚酮酮无规共聚物。并用IR、DSC、TGA和WAXD等方法对其结构和性能进行了表征和测试。研究结果表明,随着共聚物中DNBP含量的增加,其玻璃化转变温度(Tg)逐渐升高,而熔融温度(Tm)则逐渐降低。当共聚物中DNBP含量为10mol％～30mol％时,共聚物与PEKK相似为半结晶型聚合物,具有优异的耐热性能和抗溶剂对化学腐蚀性能。     

Ti35Nb7Zr-xHA生物复合材料的微观组织与性能研究

为了改善Ti-Nb-Zr合金的生物活性,采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了不同羟基磷灰石(HA)含量的Ti35Nb7Zr-xHA(x=0、5、10、20(质量分数,%))生物复合材料,研究了HA含量对复合材料微观组织、力学性能及体外生物活性的影响。结果表明,复合材料主要由β-Ti、α-Ti、HA及陶瓷相(Ti_xP_y、CaTiO_3、Ti_2O、CaO)组成;HA含量增加会导致β-Ti减少而α-Ti和陶瓷相明显增多;与Ti-35Nb-7Zr合金(E:45GPa,σ:1 736 MPa)相比,HA含量为5%和10%时,复合材料的抗压强度分别为1 662MPa和1 593MPa,弹性模量分别为48GPa和49GPa,综合力学性能与Ti-35Nb-7Zr合金接近,展现出良好的力学性能,而过高的HA含量(20%)会导致复合材料弹性模量明显升高(E:55GPa)、抗压强度急剧下降(σ:958 MPa),复合材料的力学性能降低;体外生物活性实验表明,加入10%HA的复合材料在人工模拟体液(SBF)中浸泡7d后表面生成了大量的类骨磷灰石层,与Ti-35Nb-7Zr合金相比,其显示出更优异的体外生物活性。     

羟基磷灰石(HA)表面改性对HA/聚乳酸复合材料力学性能的影响

采用三种高分子有机物聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酸(PAA)对羟基磷灰石(HA)颗粒表面进行改性处理,以便改善两相在复合时的界面结合强度,从而获得力学性能优良的复合材料.首先,将三种高分子聚合物分别溶于含HA颗粒的水溶液中,均匀分散后经喷雾干燥获得改性的粉体;然后,利用流延法获得HA/PLLA复合材料薄膜.研究了3种高分子表面改性HA颗粒后复合材料的力学性能,以及自然断面的界面结合情况.结果表明HA表面经PEG改性后,HA与PLLA间的界面结合状态优良,HA/PEG/PLLA的断裂强度较未经表面改性处理的HA颗粒与PLLA的复合材料的断裂强度提高了31%.     

PES/HA多孔生物材料的制备及其生物相容性

制备PES/HA复合材料,红外光谱分析显示该复合材料主要是物理结合;以氯化铵为制孔剂,制备复合材料与制孔剂质量比为1∶0.25,1∶0.5,1∶0.75,1∶1的多孔复合材料。测定PES/HA孔结构复合材料吸水率。当复合材料与制孔剂质量比为1∶0.25时吸水率为40%。制孔剂含量比例越高,复合材料吸水率越高,当复合材料与制孔剂质量比为1∶1时PES/HA复合材料吸水率为88%。通过光学显微镜和电镜比较发现4组复合材料孔径多数分布在200~300μm之间,最小孔径约为40μm,最大孔径约为470μm;体外培养MG-63细胞,通过噻唑蓝(3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltet razolium bromide,MTT)研究PES/HA复合材料对细胞毒性的影响,PES/HA复合材料毒性级别为I,该材料对MG-63细胞无毒性,这种细胞在PES/HA多孔材料表面和孔结构中粘附良好,细胞伸出多个伪足贴附在材料表面及孔壁上。     

多孔 n2 HA/ PA26复合材料的制备及性能

采用注塑方法制备了多孔纳米磷灰石/聚酰胺26 (n2 HA/ PA26) 复合材料 , 采用 SEM、XRD、IR、 力学性能测试考察了多孔材料的性能。结果发现 : 多孔纳米磷灰石/聚酰胺26复合材料的孔隙分布均匀 , 贯通性良好 , 孔的尺寸约为 100～700μm , 平均孔径约 300～500μm , 大孔壁上有丰富的微孔 ; 所得多孔复合材料的孔隙率可控 , 总孔隙率最高可达 881 6 %; 多孔材料的总孔隙率降低 , 则开孔率随之降低 ; 多孔纳米磷灰石/聚酰胺26 复合材料的抗压强度为 1. 1～15. 6 MPa , 压缩模量为 0. 4～1. 4 GPa ; 在总孔隙率相近的条件下 , 多孔材料的抗压强度随 n2 HA质量分数增加而升高; 发泡剂和发泡过程对组成纳米磷灰石/聚酰胺26复合材料的两组元材料的性质和结构无影响。这种多孔材料可望作为人体非承重部位的植入骨修复体和组织工程支架使用。     

纳米HA/PA6复合材料的体外生物活性

研究了PA6和纳米HA/PA6复合材料在模拟体液(SBF)中的行为变化,用IR,XRD,SEM和EDS等手段对材料的表面变化进行了分析,讨论了PA6和纳米HA/PA6复合材料的稳定性、亲水性和生物活性。结果表明:在SBF中PA6的吸水率大概在6%左右,纳米HA/PA6复合材料的吸水率有少量下降,PA6和纳米HA/PA6复合材料出现一定的溶解和降解。在SBF中,PA6表面形成Ca,P化合物中的Ca/P比例为1.12,与HA的理论值1.67有一定的差别;HA/PA6复合材料在其表面形成了HA沉积物和碳酸取代的磷灰石沉积物,Ca/P逐步变化为1.67,表现出较好的生物活性。复合材料表面沉积的HA和原来合成的HA具有相近的结晶形貌,该复合材料可作为优良的骨修复填充材料和组织工程支架材料。      

PEEK/HA生物复合材料的结晶动力学

在合成聚醚醚酮(PEEK)的基础上,采用原位聚合法制备了纳米羟基磷灰石(HA)质量分数分别为10%,20%,30%的PEEK/HA复合材料。采用差示扫描量热仪(DSC)研究了纳米羟基磷灰石对PEEK结晶动力学的影响。通过Kissinger法和Ozawa法分别计算出复合材料结晶动力学参数。结果表明,纳米羟基磷灰石在PEEK/HA复合材料中可起成核剂作用,能降低PEEK结晶活化能,在加入20%纳米羟基磷灰石时,聚醚醚酮复合材料的结晶活化能(ΔE)最低,结晶效果最好。     

羟基磷灰石/淀粉基复合生物材料

淀粉基(starch-based)材料是一类重要的生物降解聚合物,羟基磷灰石(HA)是人体骨骼的主要成分,以淀粉基材料为基体、以HA为增强材料的HA/淀粉基复合材料是一类新型的复合生物材料,其具有良好的生物相容性,在骨修复领域具有巨大的应用潜力.初步对该复合材料进行了归类,并介绍了其制备工艺、性能和应用等方面的研究近况,指出改进复合工艺、采用纳米级HA增强并进行表面改性是其发展趋势.     

阿科玛联合赫氏研发航空航天业热塑性复合材料解决方案

正3月27日,阿科玛与赫氏签署战略合作,结合赫氏在碳纤维领域与阿科玛在聚醚酮酮(PEKK)领域的专识,共同研发航空航天业热塑性复合材料解决方案。该战略合作旨在研发碳纤维增强热塑带,用于生产未来飞行器的相关轻质部件。此类新型复合材料除了具备轻质的特性,还将为航空航天及国防领域的客户降低成     

制备工艺对HA/PA66复合材料组织结构与性能的影响

采用熔融共混和溶胶共混工艺制备了羟基磷灰石/尼龙66(HA/PA66)复合材料,对两种工艺制备的HA/PA66复合材料的微观组织结构、力学性能及生物活性进行了对比研究。结果表明,溶胶共混工艺制备的HA/PA66复合材料中HA颗粒分散的均匀程度及界面结合强度均优于熔融共混工艺,但由于溶胶复合制备过程中PA66溶解以及复合过程中HA与PA66基体之间的氢键作用限制了PA66分子的有序排列,造成复合材料的结晶度低于熔融共混工艺制备的HA/PA66复合材料的结晶度,力学强度(35MPa)也低于熔融共混工艺制备的复合材料的力学强度(41MPa)。两种方式制备的HA/PA66复合材料模拟体液浸泡后都表现出了良好的生物活性。     

改性聚乳酸/羟基磷灰石复合材料的制备及性能研究

以羟脯氨酸改性后聚乳酸(PLA)作为基体材料,以羟基磷灰石(HA)为改性材料,制备了聚乳酸/羟基磷灰石复合材料(PLA/HA)。通过X射线(XRD)表征可知,改性后的PLA和HA的混合为物理混合,混合的过程中并没有改变HA的结晶性。TG分析结果表明,HA的加入能够提高材料的热稳定性能。扫描电子显微镜(SEM)观察可知纳米级HA粒子未发生团聚现象,两种物质的界面相容性良好。力学性能测试得出:材料的力学强度在HA的含量为10%时为最佳,此时的拉伸强度为45.7MPa、弯曲强度为127.7MPa、弯曲模量为2.34GPa,能够满足人体骨组织的强度要求。     

牡蛎壳为原料制备医用CaCO3/HA复合生物材料

以牡蛎壳为原材料,通过水热法制备了碳酸钙(CaCO3)/羟基磷灰石(HA)复合材料,拟达到降低HA生产成本并改善其降解性能的目的。通过物相分析和SEM、TEM观察发现制得的CaCO3/HA复合材料呈现片层状,其微观形貌呈现纳米颗粒状。实验通过控制钙、磷元素的投料比例制备了HA含量为20%、40%、60%的三种CaCO3/HA复合材料(20%HA、40%HA、60%HA),通过ICP测试计算得出HA的实际含量为17.52%、34.30%、43.24%。随着HA含量的增加, CaCO3/HA复合材料的比表面积和热稳定性显著提升。体外降解实验结果表明,三种不同HA含量的复合材料在PBS模拟体液中14d的降解率分别为15.2%,12.0%和10.8%,降解率随HA比例的增高而降低。这些结果表明:水热法合成CaCO3/HA复合材料可通过钙、磷元素的投料比例来调控HA的转化率,进而调控CaCO3/HA复合材料的降解速率,实现其在骨科领域的潜在应用。     

多壁碳纳米管/杂萘联苯聚醚砜酮复合材料的制备及性能

采用溶液共混及原位复合法制备多壁碳纳米管/杂萘联苯聚醚砜酮复合材料.通过扫描电镜观察材料的形貌,并对材料性能进行研究.对比两种方法,结果表明通过原位复合法制备,碳管在基体中有较好的分散和界面结合,其力学性能和导电性优于溶液共混法制备的复合材料.当碳管含量为3%(质量分数)时,原位复合材料的拉伸模量和强度分别为2.4GPa和107.6MPa,其体积电阻率达到1.0×106 Ω·cm,5%热失重温度提高了20℃.     

微孔HA的制备及PLA/HA复合材料的性能研究

采用模板聚合法合成了具有微孔结构的羟基磷灰石（HA）,并用XRD和SEM对HA进行了结构和形貌分析,表明所合成的HA具有微孔结构;用熔融共混法制备了PLA／HA复合材料,测试了材料的弯曲强度并做了体外降解实验。HA含量为5％的样品弯曲强度最大,韧性最好,HA具有减缓PLA降解的作用,HA含量为15％的复合材料的分子量下降速度最慢。