β-环糊精-聚磷酸铵对黄麻/聚丙烯复合材料阻燃性能的影响

将黄麻纤维和聚丙烯纤维（PP）通过梳理、铺网和针刺的方式形成黄麻/PP复合材料毡,采用表面撒粉工艺,将阻燃剂β-环糊精（β-CD）、β-CD与聚磷酸铵（APP）复配热压后在黄麻/PP复合材料表面形成阻燃层,采用FTIR、极限氧指数测试仪、水平燃烧测试仪、锥形量热测试仪、热重分析测试仪、SEM及万能试验机等检测黄麻/PP复合材料阻燃性能、力学性能、成炭性能及样品表面微观形貌。结果表明:β-CD与APP复配后在黄麻/PP复合材料表面热压成膜可以显著提高复合材料的阻燃性能和热稳定性。当β-CD-APP复配阻燃剂质量分数为20wt%、β-CD与APP的质量比为1∶2时,黄麻/PP复合材料水平燃烧58 s后自熄,极限氧指数（LOI）值达到26.6%,根据日本JISD 1201—77标准,属于第三难燃等级材料,此时热释放速率和有效燃烧热值最小,700℃时的残炭量增加了11.68%。力学性能测试表明,在黄麻/PP复合材料表面增加阻燃层后,弯曲强度增加而拉伸强度不受影响。      

原位一步合成CuAl-LDHs-聚磷酸铵及其在聚丙烯阻燃中的应用

采用原位一步法合成铜铝类水滑石（CuAl-LDHs）,通过控制铝酸钠/聚磷酸铵（NaAlO₂/APP）的质量比（0.82~3.28）合成CuAl-LDHs-APP。采用XRD、FTIR、SEM和TG对所制备的CuAl-LDHs及CuAl-LDHs-APP进行表征。采用极限氧指数（LOI）、垂直燃烧（UL-94）测试、弯曲及拉伸试验等考察了CuAl-LDHs/聚丙烯（PP）及CuAl-LDHs-APP/PP复合材料的阻燃性能及力学性能。SEM 观察表明:LDHs结构为片状,随着NaAlO₂与APP质量比的减小,CuAl-LDHs-APP颗粒粒径相应减小,当NaAlO₂与APP的质量比为0.82时,CuAl-LDHs-APP颗粒粒径达到20 nm左右,比表面积为183.5 m2/g。TG分析表明:CuAl-LDHs-APP在高温下有较好的热稳定性。当PP中加入质量分数为20%的CuAl-LDHs及CuAl-LDHs-APP时,LDHs/PP复合材料表面形成炭层;当NaAlO₂与APP质量比不大于1.64时,CuAl-LDHs-APP的添加可抑制PP燃烧时产生的熔滴现象;与CuAl-LDHs/PP复合材料相比,CuAl-LDHs-APP/PP复合材料具有更好的阻燃性能和力学性能;与PP材料相比,CuAl-LDHs-APP/PP复合材料的弯曲强度和拉伸强度等力学性能的下降也不明显。      

木门加工剩余物/竹炭粉/聚丙烯复合材料制备与表征

采用双螺杆挤出机和注塑机,成功制备了由木门加工剩余物、竹炭粉和聚丙烯组合成的木塑复合材料。利用扫描电镜研究了复合材料中木屑和竹炭粉在聚丙烯基体的界面粘附和嵌入情况,利用万能力学试验机、差热分析仪、傅里叶红外光谱仪和电阻测量仪对复合材料进行了抗拉强度、热力学性能、红外光谱和电阻性能测试。结果表明,当竹炭粉含量为10%～20%(质量分数)时,竹炭粉与基体的结合较好;竹炭粉含量由10%(质量分数)增加到50%(质量分数)时,复合材料的拉伸强度由34.25 MPa降低到22.36 MPa,降幅达33.60%,延伸率由9.48%降低到4.10%,降幅达56.75%,而复合材料的弹性模量从388.10 MPa增加到461.63 MPa,增幅为18.95%;此外,在一定范围内随着竹炭粉含量的增加,复合材料的吸水率增加,电阻率降低,导电性增强。     

聚磷酸铵/纳米SiO_2阻燃水稻秸秆/聚乙烯复合材料的研究

采用聚磷酸铵(APP)与纳米SiO_2阻燃水稻秸秆/高密度聚乙烯(HDPE)木塑复合材料,通过力学性能、极限氧指数、垂直燃烧、热重分析(TGA)和扫描电镜等研究了复合材料的界面,力学,阻燃性能及热降解行为。研究结果表明,当添加17%(wt,质量分数,下同)的APP与3%的纳米SiO_2时达到V-0级,极限氧指数提高了30.8%。拉伸强度提高了42.8%,弯曲强度提高51.9%,冲击强度提高了73.9%。TGA与SEM研究表明,APP与纳米SiO_2对木塑复合材料具有阻燃协效效应,APP使秸秆粉碳化同时膨胀发泡,纳米SiO_2加固炭层是阻燃的主要原因。     

玉米秸秆可降解复合材料的制备及力学性能研究

以玉米秸秆粉和PP塑料为主要原料制备了可降解的木塑复合材料,并通过对秸秆粉的含量、偶联剂的种类及其含量等因素的控制,研究上述因素变化对可降解木塑复合材料的各项力学性能的影响。结果表明:当秸秆粉质量分数达到30%时,可降解复合材料的抗弯强度、抗拉强度、抗冲击强度均为最佳;采用MAPP作为偶联剂且含量为4%时,材料的抗弯、抗拉强度、抗冲击强度均为最佳。     

水稻秸秆与稻壳制备阻燃木塑复合材料的对比研究

采用聚磷酸铵(APP)为阻燃剂,通过熔融共混,制备阻燃水稻秸秆与阻燃稻壳粉聚丙烯复合材料。通过力学性能、极限氧指数、垂直燃烧、热重分析(TGA)和扫描电镜(SEM)等表征手段研究了材料的力学、阻燃及热降解行为。结果表明:APP与秸秆粉的阻燃效果好于稻壳粉,当添加18%APP时,聚丙烯/秸秆粉复合材料可达到V-0级,氧指数提高了17.5%。对于聚丙烯/稻壳粉体系,APP添加20%时才达到V-0级。TGA与SEM研究表明:APP的添加使复合材料在燃烧过程中形成膨胀的致密炭层是阻燃的主要原因。     

纳米SiO2对聚醚砜酮复合材料摩擦学性能的影响

在MM-2000型摩擦磨损试验机上考察了不同载荷和速度下纳米SiO2含量对聚醚砜酮（PPESK）复合材料摩擦磨损性能的影响，并利用扫描电子显微镜（SEM）观察分析PPESK及纳米SiO2/PPESK复合材料磨损表面形貌及磨损机理，结果表明：纳米SiO2不但可以提高PPESK的耐磨性，而且还有较好的减摩作用，在本研究的试验条件下，当纳米SiO2的质量分数为25%时，填充PPESK复合材料具有最佳摩擦学性能。随着载荷的增大，填充PPESK的摩擦系数降低，填料含量在20%质量分数以下时随载荷增大其耐磨性提高较明显，而填料含量超过20%质量分数时载荷对复合材料耐磨性的影响不大。     

类水滑石的制备与改性及其在聚丙烯阻燃中的应用

采用共沉淀法制备了镁铝类水滑石（LDHs）前驱体,加入少量聚磷酸铵（APP）制得APP-LDHs,探讨了不同质量分数APP对LDHs晶体生长的影响;当APP在LDHs前驱浆液中添加量为0.8wt%时,将APP-LDHs与季戊四醇（PER）、硅烷偶联剂KH-550进行球磨混合,制备插层包覆改性的LDHs;通过XRD、FTIR、SEM和TG等对改性前后的LDHs进行了表征;采用极限氧指数（LOI）、垂直燃烧测试（UL-94）、缺口冲击和弯曲实验等方法研究了LDHs改性前后LDHs/聚丙烯（PP）复合材料的阻燃性能及力学性能的差异。研究结果表明：APP的加入,未显著影响LDHs的层板生长,但其层板堆叠受到抑制;SEM观察表明,所制备的LDHs为片状,且经插层包覆改性后的LDHs粉体形貌较为规整,颗粒粒径为100~250 nm;改性LDHs在较高温度下的热稳定性显著优于未改性的LDHs;当PP中加入质量分数为20%的LDHs及改性LDHs时,可抑制PP燃烧时产生的熔滴,并促使LDHs/PP复合材料表面形成炭层;改性LDHs/PP复合材料具有更好的阻燃性能,且其冲击强度、弯曲强度等力学性能下降不明显。     

CNTs含量对CNTs/Al微观组织及力学性能的影响

为增加碳纳米管(CNTs)在铝基体中的分散性,利用机械球磨-真空热压烧结工艺制备碳纳米管/铝(CNTs/Al)复合材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、电子万能试验机和万能摩擦磨损实验机,研究了CNTs质量分数对CNTs/Al复合材料微观组织、力学性能及摩擦磨损性能的影响.结果表明:CNTs经超声波预先分散后分散性增加;当CNTs质量分数为2.0%时,复合材料中CNTs与Al粉之间表现出较好的相容性;随着CNTs含量进一步增加,CNTs团聚现象严重;热压烧结温度600℃时,随着CNTs添加量的增加,铝基复合材料的屈服强度和抗拉强度呈现出明显的先增大后降低的趋势,同时,CNTs/Al复合材料的摩擦因数和磨损率随CNTs含量的增大先减小后增加;CNTs质量分数为2.0%时,复合材料的屈服强度最大值为116 MPa,抗拉强度最大值为245 MPa,与纯Al基体相比,分别提高了78%和1.9倍.2.0%CNTs/Al复合材料可获得较好的摩擦磨损性能,其摩擦系数和磨损率呈现平缓趋势,复合材料的磨痕最浅.     

(SiCP/Cu)-铜箔叠层复合材料的制备与组织性能

采用浸涂法和热压烧结法制备了（SiC_P/Cu）-铜箔叠层复合材料,研究了SiC_P含量对材料组织结构、拉伸性能和断裂韧性的影响。结果表明,制备的（SiC_P/Cu）-铜箔叠层复合材料层间厚度均匀,界面结合力良好,增强颗粒SiC能够弥散分布于黏结相中和界面处。随着SiC_P体积分数的增加,（SiC_P/Cu）-铜箔叠层复合材料的抗拉强度和屈服强度都先增加后降低,当SiC_P的体积分数为20vol%（总体积为100）时,其抗拉强度和屈服强度达到最大值,分别为226.5 MPa和113.1 MPa,断裂方式主要为韧性断裂和部分脆性解理断裂。裂纹扩展方向平行于层界面时,材料的断裂韧性随SiC_P体积分数的增加略有减小,SiC_P体积分数为15%时达到最大值16.96 MPa·m^1/2;裂纹扩展方向垂直于层界面时,（SiC_P/Cu）-铜箔叠层复合材料的断裂韧性随SiC_P体积分数的增加逐渐减小,SiC_P体积分数为15%时达到最大值12.51 MPa·m^1/2。     

纳米TiO2对大豆蛋白/聚乙烯醇 复合薄膜的影响研究

将经过超声波分散的纳米Ti O2加入大豆蛋白/聚乙烯醇混合膜液中在玻璃板上流延成型,以复合薄膜的抗张强度、断裂伸长率、透光率和吸水率为评价指标,研究了纳米Ti O2的粒径、添加质量分数以及分散剂种类对复合薄膜各指标的影响。结果表明:在优化大豆蛋白/聚乙烯醇复合薄膜的性能中,纳米Ti O2的粒径、添加质量分数以及分散剂种类都对其有一定的作用,且当纳米Ti O2的粒径为30 nm、添加质量分数为1.50%、分散剂为PVPK-30时,所得复合薄膜的综合评价分数最高;相较未添加纳米Ti O2的薄膜,复合薄膜的抗张强度由4.6 MPa增加至5.4 MPa,断裂伸长率由56.3%增加至87.4%,透光率由13.7%增加至28.9%,吸水率由48.7%下降至36.3%。     

废旧线路板粉料增强不饱和聚酯复合材料力学性能

以废旧线路板回收处理过程中得到的塑料粉料作为增强填料,采用模压成型的方法制备成不饱和聚酯复合材料。改变填料形状、加入量及尺寸大小,研究其对复合材料性能的影响。结果表明:用废弃粉料与短切玻璃纤维作为组合增强体制得的不饱和聚酯复合材料的力学性能远大于仅用废弃粉料作为增强体的力学性能;颗粒长度为1～3 mm的纤维状粉料对复合材料性能的提高远远大于颗粒长度为0.25 mm的纤维状粉料对复合材料性能的提高,且填充量也较大,质量分数可达65%,弯曲强度和冲击强度可达150 MPa、18 kJ/m2。      

Mechanical properties and flame-retardant of PP/MRP/Mg(OH)2/Al(OH)3 composites

The flame retardant and mechanical properties of polypropylene (PP) composites filled with microencapsulated red phosphorus (MRP) and magnesium hydrate (Mg(OH)₂)/aluminum hydrate (Al(OH)₃) were measured. It was found that the synergistic effects between the MRP and Mg(OH)₂/Al(OH)₃ on the flame retardant and tensile properties of the composites were significant. The limit oxygen index and smoke density rank of the composites increased nonlinearly while the horizontal combustibility rate decreased nonlinearly with increasing the MRP weight fraction. The Young modulus and the tensile elongation at break increased while the tensile yield strength and tensile fracture strength decreased slightly with increasing the MRP weight fraction. Both the V-notched Izod and Charpy impact strength increased with increasing the MRP weight fraction. Moreover, the tensile yield strength of the composites estimated using an equation published previously was roughly close to the measured data.     

茶生物质/聚丙烯复合材料的制备与性能研究

为高值化利用茶产业剩余物资源,以废弃茶生物质(Tea biomass,TB)为填料,聚丙烯(Polypropylene,PP)为基体,采用密炼-注塑工艺制备了TB/PP复合材料,考察了茶生物质填料种类、处理方式及其添加量对复合材料结构、形态及性能的影响。实验结果显示,以茶树枝为生物质填料制备的复合材料力学性能最佳,茶梗次之,茶叶最差;茶梗填料经水煮和马来酸酐接枝聚丙烯增容处理后,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、拉伸模量及弯曲模量分别提高了23.4%、9.0%、16.9%和13.9%。SEM图片显示茶梗填料与基体界面相容性提高。随茶梗填料用量的增加,复合材料的拉伸模量、弯曲模量逐渐增大,而拉伸强度及断裂伸长率缓慢下降,吸水率增加,热性能得到改善。当TS添加量为30%(质量分数)时,复合材料的拉伸强度比PP减小7.3%,但弯曲强度、弯曲模量及拉伸模量则分别提高11%、86.1%和54.7%。浸水80h后吸水率为0.89%。     

玻璃纤维/环氧树脂复合材料与镀层界面的Ni颗粒强化工艺

针对玻璃纤维/环氧树脂复合材料与镀层结合界面强度低的问题,基于复合材料/镀层间的机械互锁原理及传统塑料基体化学镀工艺,提出通过增强颗粒的桥接作用,增加含有增强颗粒的过渡层来强化镀层界面的复合材料金属化方法。对金属化后的玻璃纤维/环氧树脂复合材料试件采用拉伸试验法测量镀层的结合强度,并通过截面和断面的显微观测,分析了增强颗粒对于镀层界面的强化机制;同时获得了玻璃纤维/环氧树脂复合材料表面粗糙度和增强颗粒质量分数对含有过渡层的镀层结合强度的影响规律。结果表明:采用上述金属化方法可以显著提高镀层的界面强度,与传统的金属化工艺制备试件相比,玻璃纤维/环氧树脂复合材料在不同表面粗糙度下,镀层结合强度平均提高161%;同时,镀层的结合强度随着增强颗粒质量分数的增加,呈现先增大后减小的趋势,当增强颗粒的质量分数为50%时,镀层的结合强度达到最大。      

Stabilized shear banding of ZrCu-based metallic glass composites under tensile loading

The tensile plastic deformation behavior of ZrCu-based metallic glass composites with various crystalline volume fractions was investigated. A tensile plastic strain of more than 10 % was achieved in a metallic glass composite with a crystalline volume fraction of 32.6 %. It was found that the B2 phase can effectively activate the formation of multiple shear bands, which significantly stabilize the tensile plastic deformation of metallic glass composites. A critical volume fraction for stable tensile plastic deformation was determined. In addition to the volume fraction, the density of the stress concentration sites and the distribution of the B2 phase were also found to be key factors controlling the stable plastic deformation of ZrCu-based BMG composite.     

高能球磨法制备高性能均一分散CNTs/Al5083复合材料

采用卧式高能球磨法制备0%~2%CNTs/Al5083(质量分数)复合材料,研究球磨时间和CNTs含量对复合材料性能的影响。采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对复合材料的形貌进行表征,测试复合材料的抗拉强度及硬度。结果表明:当球磨时间为1.5h时,CNTs可均匀分散在Al5083基体中;CNTs质量分数为1.5%时,CNTs/Al5083界面结合力最好,复合材料的抗拉强度和硬度分别为188.8MPa和136HV,比未加CNTs的Al5083合金基体分别提高了32.2%和36%。