纳米CaCO3增韧混凝土复合材料的制备及机理研究

以纳米CaCO₃作为掺杂填料,在普通硅酸盐水泥中掺入不同含量的纳米CaCO₃（0,2%,4%和6%）(质量分数),制备出了一系列纳米CaCO₃混凝土复合材料。对其晶格结构、微观形貌、孔隙分布、力学性能和抗碳化性能进行了分析表征,探讨了纳米CaCO₃增韧混凝土复合材料的机理。结果表明,适量纳米CaCO₃的掺杂,使混凝土复合材料的水化产物晶型更好、结晶度更高,表面变得更加致密化和均匀化,且有效降低了有害孔及多害孔的占比,提高了无害孔和少害孔的占比。当纳米CaCO₃的掺杂含量为4%（质量分数）时,混凝土复合材料表面的改善效果最好,碳化深度最低为5.91 mm,抗压强度和劈裂强度均达到了最大值,分别为37.92和2.37 MPa。综合可知,纳米CaCO₃的最佳掺杂比例为4%（质量分数）。     

TPV和纳米CaCO3协同增韧聚丙烯的研究

首先采用熔融共混法制备聚丙烯/热塑性动态硫化橡胶(PP/TPV)二元共混物,进一步添加纳米CaCO₃制备了PP/TPV/纳米CaCO₃三元共混物。探究了TPV用量对PP/TPV二元共混物力学性能和微观形貌的影响,以及纳米CaCO₃用量对PP/TPV/纳米CaCO₃三元共混物的力学性能、微观形貌、耐热性能及晶型的影响。结果表明,TPV能够有效增韧PP,当TPV用量仅为5份时,PP/TPV二元共混物的冲击强度达到8.2kJ/m²,较PP增加了95%,同时拉伸强度仅下降了4%;纳米CaCO₃能够诱导PP中β晶型的生成,随着纳米CaCO₃在PP/TPV/纳米CaCO₃三元共混物中用量的增加,缺口冲击强度呈现先增加后下降的趋势,而拉伸强度变化不大。当纳米CaCO₃用量为3份时,三元共混物的抗冲击性能最好,同时耐热性能也得到提升,可应用于汽车、建筑等行业。     

纳米TiO2改性水泥基混凝土复合材料的制备及性能研究

以纳米TiO₂为填料,通过调整纳米TiO₂的掺杂比例(0,2%,4%和6%)(质量分数),制备出了不同掺量的纳米TiO₂改性水泥基混凝土复合材料,对混凝土复合材料的力学性能、微观形貌和耐久性能等进行了分析。结果表明,随着纳米TiO₂掺杂含量的增加,混凝土复合材料的抗压强度和抗折强度均呈现出先升高后降低的趋势,孔隙率和磨损量表现出先降低后略微升高的趋势。当纳米TiO₂的掺杂含量为4%(质量分数)时,28 d抗压强度和抗折强度均达到最大值,分别为42.57和5.62 MPa,孔隙率最低为9.57%,磨损量最少为1.81 kg/m²,磨损降低率最大为42.54%。抗盐冻性测试表明,在经过7次冻融循环后,随着纳米TiO₂掺杂含量的增加,次冻融循环后的质量损失率持续降低,抗盐冻性能得到显著改善。SEM分析可知,掺入适量纳米TiO₂后,钙矾石的形貌有从针状向扁圆形转变的趋势,促进了凝胶的形成,提升了整体结构的致密性,从而提高...     

建筑用聚酯玻纤复合材料的制备与性能分析

选择不饱和聚酯树脂为基体材料，以玻璃纤维为增强相，采用模压成型工艺制备了不同玻璃纤维掺杂量(0,5%,10%,15%和20%(质量分数))的聚酯玻纤复合材料，分析了玻璃纤维含量对复合材料的微观形貌、热稳定性、拉伸性能和弯曲性能的影响。结果表明，聚酯玻纤复合材料中玻璃纤维和不饱和聚酯主要以物理作用为主，适量的玻璃纤维掺杂后能与聚酯基材紧密结合，分布具有方向性。随着玻璃纤维掺杂量的增大，聚酯玻纤复合材料的分解温度先增大后减小，且耐热性能提高，当玻璃纤维的掺杂量为15%(质量分数)时，复合材料的T_50%达到最大值368.47℃。力学性能测试表明，随玻璃纤维掺杂量的增大，复合材料的拉伸强度和冲击强度先增大后减小，断裂延伸率和弯曲强度持续降低，当玻璃纤维的掺杂量为15%(质量分数)时，复合材料的力学性能最优，拉伸强度最大为26.1 MPa,断裂延伸率为2.6%,冲击强度达到最大值8.1 MPa,弯曲强度为30.5 MPa。     

乳酸低聚物改性的纳米碳酸钙对聚乳酸性能的影响

采用直接缩聚法制备了乳酸低聚物,用该物质对纳米碳酸钙(CaCO₃)进行改性,得到改性纳米碳酸钙(g-CaCO₃)。将g-CaCO₃与聚乳酸(PLA)通过溶液共混制备了g-CaCO₃/PLA复合材料。通过FTIR、吸油值等对g-CaCO₃进行了表征,并采用SEM、DSC、万能试验机、流变测试仪、透湿仪、紫外-可见-近红外(UV-Vis-AIR)分光光度计研究了g-CaCO₃对PLA结构和性能的影响。结果表明,乳酸低聚物的改性降低了CaCO₃的吸油值,改善了CaCO₃与PLA的界面相容性,促进了CaCO₃在PLA基体中的分散;同时,g-CaCO₃在PLA基体中起到成核剂的作用,改善了PLA材料的结晶能力;随着g-CaCO₃添加量的增加,g-CaCO₃/PLA复合材料的拉伸强度和断裂延伸率呈先上升后下降的趋势,当添加5wt%的g-CaCO₃时,拉伸强度比5%CaCO₃/PLA复合材料高50%,比纯PLA高20%,当添加量达到10wt%时,拉伸强度仍比纯PLA高出13%;加入g-CaCO₃能够提高复合材料的储能模量和复数黏度;此外,g-CaCO₃的加入,提高了PLA材料对紫外可见光和水蒸气的阻隔性能。      

碳纤维改性环氧树脂基复合材料的制备及性能研究

以环氧树脂E51为基础材料,碳纤维为增强材料,制备出了不同碳纤维掺杂量(0,3%,6%,9%(质量分数))的改性环氧树脂基复合材料,研究了碳纤维掺杂量对环氧树脂基复合材料力学性能、微观形貌、热稳定性和导热性能的影响。结果表明,适量碳纤维的掺杂提高了环氧树脂基复合材料的力学性能、热稳定性和导热性能。随着碳纤维掺杂量的增加,改性环氧树脂基复合材料的拉伸强度、断裂延伸率、弯曲强度和弯曲模量均先增大后降低,当碳纤维的掺杂量为6%时,复合材料的拉伸强度、断裂延伸率、弯曲强度和弯曲模量均达到了最大值,分别为48.5 MPa, 1.86%,85.6 MPa和3.09 GPa。随着碳纤维掺杂量的增加,复合材料的分解温度和残留量先升高后降低,当碳纤维的掺杂量为6%时,复合材料的分解温度和残留量达到最大,分别为453.7℃和4.9%。复合材料的导热系数随碳纤维掺杂量的增加而增大,当碳纤维的掺杂量<6%时,导热系数增长速率较快。综合分析可知,碳纤维的最佳掺杂量为6%。     

有机改性高岭土/聚氨酯纳米复合材料的制备与表征

用原位插层复合法制备了有机改性纳米高岭土/聚氨酯复合材料。研究了纳米复合材料的力学性能、耐热性能及纳米填料在复合材料中的形态。结果表明,当改性纳米高岭土质量分数为3%时,复合材料的拉伸强度为29.3 MPa、弹性模量达6.23 MPa、断裂伸长率达492%,均比纯聚氨酯弹性体增加10%以上,同时其热稳定性也有所提高;改性纳米高岭土加入量低于3%时,以剥离形态存在于聚氨酯基体中,而高于3%时,则开始出现片层形态且有团聚现象。     

碳纤维/环氧树脂复合保温材料的制备及性能研究

表面未处理的碳纤维具有较大的惰性,为了改善碳纤维和环氧树脂的结合效果,通过将碳纤维浸入浓HNO₃中,控制浸入时间,制备了碳纤维/环氧树脂复合保温材料。研究了浓HNO₃处理时间对复合材料的微观形貌、力学性能和保温性能的影响。结果表明,浓HNO₃的处理使碳纤维表面发生了氧化,凹槽数量增加,环氧树脂和碳纤维的结合强度增加。碳纤维/环氧树脂复合保温材料的拉伸强度和断裂延伸率均随浓HNO₃处理时间的增加而先增大后降低,当浓HNO₃处理时间为3 h时,复合材料的拉伸强度和断裂延伸率均达到最大值,分别为45.9 MPa和1.75%。在800℃下,当HNO₃处理时间为3 h时,复合材料的残留质量最高为7.73%,热稳定性最佳。随着浓HNO₃处理时间的增加,复合材料的导热系数先降低后轻微增加,当HNO₃处理时间为3 h时,复合材料的导热系数最低为0.027 W/(m·K),具有良好的保温性能。     

纳米SiO2改性聚氨酯注浆材料的制备及性能研究

采用原位聚合法,通过掺入不同含量(0,2%,4%和6%)(质量分数)的纳米SiO₂,制备了纳米SiO₂改性聚氨酯注浆材料。通过电子密度计、黏度计、电子万能试验机和SEM等对该材料的密度、包水性、凝胶时间、力学性能和微观形貌等进行了测试表征。结果表明,随着纳米SiO₂含量的增加,改性聚氨酯注浆材料的密度、黏度、固含量、凝胶时间和包水性均呈现出逐渐增大的趋势。当纳米SiO₂的含量为6%(质量分数)时,试样的密度、黏度、凝胶时间、固含量、包水性和压缩强度均达到了最大值,分别为1.21 g/mol, 1 769 mPa·s, 140.8 s, 78%,53.9 s和0.115 MPa;随着纳米SiO₂含量的增加,改性聚氨酯注浆材料的遇水膨胀率和发泡率均呈现出逐渐减小的趋势,当纳米SiO₂的含量为6%(质量分数)时,试样的遇水膨胀率和发泡率达到了最小值,分别为811.2%和150.5%;SEM分析发现,未掺杂纳米SiO₂的聚氨酯注浆材料的尺寸分...     

纳米CaCO3/EPR/PP复合材料性能与结构研究

采用双辊混炼和挤出制样的方法制备了纳米CaCO₃/EPR/PP复合材料。通过PCM、TEM及力学性能测试研究了复合材料的力学性能及EPR和CaCO₃粒子的分散状况。在纳米CaCO₃/EPR/PP复合体系中,纳米CaCO₃粒子的加入,不但使冲击强度显著提高,而且使弯曲弹性模量显著提高。纳米CaCO₃粒子的增韧机理在于纳米CaCO₃粒子的加入使弹性体EPR的分散更加均匀,EPR颗粒的粒径变小,进而与纳米CaCO₃粒子产生协同增韧的作用。      

BaSO4/TPU纳米复合材料的制备及其性能研究

食品行业用输送带在运转过程中，可能会出现面层塑料颗粒脱落黏附在食品上，造成食品质量不合格，对人体健康产生负面影响。因此，开展可X射线探测的面层材料改性研究十分重要。本文通过熔融共混法制备了BaSO₄/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)纳米复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热失重分析(TGA)、硬度和拉伸试验等系统地进行BaSO₄/TPU纳米复合材料的结构、热稳定性能和力学性能的表征。特别地，通过X射线透视测试表征复合材料的X射线显影性能。SEM表明BaSO₄以纳米尺寸均匀分散在TPU基体中。力学性能测试结果表明，BaSO₄对TPU有增强作用，BaSO₄添加量为10wt%时，BaSO₄/TPU纳米复合材料的综合力学性能最佳，拉伸强度、断裂伸长率和断裂功较未改性TPU提高了10.19%、30.09%和31.92%。TGA测试结果表明BaSO₄/TPU复合材料的高温热稳定性有所提高。此外，通过添加纳米BaSO...     

纳米Sb2O3增强聚丙烯基复合材料力学性能

通过球磨分散法和熔融共混法制得纳米Sb₂O₃/溴化环氧树脂-聚丙烯（BEO-PP）阻燃复合材料试样。采用XRD、DSC、拉伸和冲击性能测试,研究了纳米Sb₂O₃/BEO-PP阻燃复合材料的力学性能及其增强机制。研究结果表明：采用球磨法改性后的纳米Sb₂O₃颗粒在PP基体中的分散性和黏结性能得到明显改善;纳米Sb₂O₃颗粒的加入可改善PP基复合材料的强韧性;随着纳米Sb₂O₃质量分数的升高,纳米Sb₂O₃/BEO-PP复合材料的力学性能呈现出先升后降的趋势,PP基体的结晶度逐渐增高;当纳米Sb₂O₃颗粒添加量为2wt%时,纳米Sb₂O₃/BEO-PP复合材料表现出优异的综合性能。     

纳米纤维素掺杂环氧树脂复合材料的制备及力学性能研究

以环氧树脂E51作为基质材料,纳米纤维素(CNF)作为掺杂材料,采用混溶法制备了一系列不同CNF掺量(0%,0.3%,0.6%和0.9%(质量分数))的环氧树脂复合材料。通过FT-IR、SEM和力学性能测试等方法分析了复合材料的结构、形貌和力学性能。结果表明,掺杂CNF的环氧树脂复合材料体系均已无丙酮存在,且CNF已成功掺入了环氧树脂复合材料中。随着CNF的掺入,环氧树脂复合材料的冲击强度、抗拉强度、弹性模量和延伸率均呈现先增大后降低的趋势,且整体均高于纯环氧树脂材料。当CNF的掺量为0.6%(质量分数)时,复合材料的冲击强度、抗拉强度、延伸率和弹性模量均达到最大值,分别为29.5 kJ/m~2,87 MPa, 5.8%和2 846 MPa;当CNF的掺量过高时,复合材料的冲击强度、抗拉强度、延伸率和弹性模量均有所下降。未掺杂CNF的纯环氧树脂材料的断面较为光滑平整,断面的断裂方向整体一致,断裂方式为脆性断裂;当掺入CNF后,复合材料的断面均较为粗糙,并且断面的断裂方向变得不均匀和多元化,断裂方式为韧性断裂。     

改性纳米TiO2的制备及光催化降解重金属废水的研究

以钛酸丁酯为钛源,硝酸铈为改性剂,通过溶胶-凝胶法制备了不同稀土Ce掺杂量(0,0.3%,0.6%和0.9%(摩尔分数))的改性纳米TiO2粒子。采用XRD、SEM、UV-Vis、PL和光催化测试等,研究了不同稀土Ce掺杂量对纳米TiO2粒子物相结构、微观形貌、光谱性能和光催化性能的影响。结果表明,制备出的纳米TiO₂粒子均为锐钛矿相,且结晶度较高;掺入稀土Ce后,纳米TiO₂粒子的形貌逐步变为规则的球形,晶粒得到了细化,当稀土Ce的掺杂量为0.6%(摩尔分数)时,TiO₂粒子的晶粒尺寸最为规则,分布最为均匀;稀土Ce掺杂的纳米TiO₂粒子的吸收边带发生了红移,吸收边带增大,稀土Ce的掺杂有效抑制了电子-空穴对的复合;稀土Ce改性纳米TiO₂粒子对重金属废水中Cr(Ⅵ)的降解效率得到了明显提高,当稀土Ce的掺杂量为0.6%(摩尔分数)时,纳米TiO₂在180 min时的降解效率最高为92.7%,相比纯纳米TiO₂的降解效率,提高了16...     

纳米碳纤维改性混凝土的力学性能及抗冻性能研究

纳米碳纤维凭借着高的抗拉强度和弹性模量，被广泛应用于水泥混凝土的增韧剂。通过在混凝土材料中掺入不同含量(0,0.3%,0.6%和0.9%(质量分数))的纳米碳纤维，研究了纳米碳纤维掺杂量对混凝土力学性能和抗冻性能的影响。结果表明，纳米碳纤维的掺杂未生成新的产物，但加速了水化反应的进行，增加了改性混凝土的结构致密性，减小了孔隙和缺陷的数量。当纳米碳纤维的掺杂量为0.6%(质量分数)时，改性混凝土的形貌结构最佳。随着纳米碳纤维掺杂量的增加，改性混凝土的抗压强度、抗折强度和磨损量降低比率先增大后减小，单位面积的磨损量和80次冻融循环时刻的质量损失率先减小后增大。当纳米碳纤维的掺杂量为0.6%(质量分数)时，改性混凝土28 d的抗压强度和抗折强度达到最大值，分别为47.83和5.92 MPa,单位面积的磨损量最小为1.12%,磨损量降低比率最大为55.56%,80次冻融循环时刻的质量损失率最小为1.23%。综合各分析可知，纳米碳纤维的最佳掺杂量为0.6%(质量分数)。     

CaCO3增强马来酸化蓖麻油树脂及其泡沫塑料

以马来酸化蓖麻油(MACO)为主要原料,利用无机矿物碳酸钙(CaCO₃)粒子作为增强材料制备了环境友好的CaCO₃/MACO复合材料及其泡沫塑料,研究了CaCO₃对MACO力学性能、动态力学性能和热稳定性的影响,分析了无机粒子与基体间的界面相互作用.研究结果表明:CaCO₃含量及其与MACO基体聚合物间的界面黏结是影响复合材料强度的关键因素.随CaCO₃含量增加,CaCO₃/MACO复合材料的刚性增加,当CaCO₃添加量为60wt%时,复合材料的拉伸和弯曲强度达到最优,分别为26.7 MPa 和46.2 MPa,基本达到部分通用塑料的水平.动态力学和热稳定性分析证明:CaCO₃作为增强填料可有效提高蓖麻油基塑料的储存模量、玻璃化转变温度和热分解温度.这些行为归于MACO树脂中的羧基和羰基官能团能与CaCO₃发生氢键和配位键合作用,形成良好的界面结合.CaCO₃也能增强CaCO₃/MACO复合泡沫塑料,当泡沫塑料密度为0.24 g/cm³时,加入20wt%的 CaCO₃,其压缩强度和模量比纯泡沫塑料的分别提高142.0%和211.5%.添加矿物填料可降低材料中石油基原料的用量,降低材料成本,增加复合材料与环境的相容性.     

纳米SiO2/有机硅改性水性聚氨酯复合材料的制备及性能

为了改善水性聚氨酯（WPU）耐水性差和表面性能差等缺陷,将有机硅和纳米SiO₂同时引入到WPU中,首先通过自乳化法制备了WPU和有机硅改性水性聚氨酯（SWPU）。然后采用超声共混法将纳米SiO₂粒子加入到SWPU中,制备了纳米SiO₂/SWPU复合材料。最后,采用FTIR和SEM对WPU、SWPU和纳米SiO₂/SWPU的结构进行了表征,通过接触角、吸水率及抗拉力学性能测试分析了WPU、SWPU和纳米SiO₂/SWPU的疏水性能及抗拉力学性能。结果表明：纳米SiO₂已被成功引入到SWPU中;纳米SiO₂含量较小（≤3wt%）时能够较均匀地分散在纳米SiO₂/SWPU胶膜中;当纳米SiO₂含量从0增大至5wt%时,纳米SiO₂/SWPU胶膜的吸水率降低了69%,拉伸强度从16.72 MPa增大至24.22 MPa,断裂伸长率从545%增至731%,表明纳米SiO₂的引入显著提高了SWPU胶膜的耐水性能和力学性能。     

PVC\弹性体\纳米CaCO3复合体系的加工和组成对力学性能的影响

详细研究了聚氯乙烯(PVC)、氯化聚乙烯(CPE)和纳米碳酸钙(Nano-CaCO₃)的三元复合体系的加工工艺和组成变化与力学性能之间的关系。研究表明:如果先将CPE等弹性体和纳米CaCO₃制成母粒,然后再与PVC进行混合,有利于纳米粒子在基体中的分散,在复合体系中,纳米CaCO₃和CPE达到了协同增韧PVC的作用,同时,纳米CaCO₃具有补强作用,且当母粒的组成为CPE/纳米CaCO₃=1∶2时,对PVC改性效果最佳。      

改性纳米SiO2/硅橡胶复合材料的制备及性能

为提高纳米SiO₂在硅橡胶（SR）基体中的分散性及两相间的界面结合力,设计以羟基硅油（HSO）和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）为纳米SiO₂的表面封端改性剂,并将改性SiO₂与双组份加成型液体SR复合得到改性纳米SiO₂/SR复合材料。通过一系列表征手段对改性纳米SiO₂的形貌结构及其在乙醇中的分散性等进行分析,研究了改性纳米SiO₂对纳米SiO₂/SR复合材料的断面形貌、力学性能及热稳定性的影响。结果表明:KH570成功接枝到纳米SiO₂表面并与SR基体间形成化学键。当HSO协同KH570改性纳米SiO₂时,可有效改善纳米SiO₂在SR基体中的分散性能及纳米SiO₂与SR两相间的界面结合性能,并显著提高纳米SiO₂/SR复合材料的力学性能和热稳定性。将SiO₂∶HSO∶KH570以质量比为2.0∶0.2∶0.6处理的改性纳米SiO₂粒子,得到的改性纳米SiO₂/SR复合材料起始热分解温度提高了230℃。当SiO₂∶HSO∶KH570质量比为2.0∶0.2∶0.45时,改性纳米SiO₂/SR复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了约1倍。      

纳米碳酸钙粉末橡胶复合粒子增强增韧聚氯乙烯

以纳米CaCO₃浆料和丁苯胶乳、 羧基丁苯胶乳、 丁腈胶乳为原料, 采用共凝聚法分别制备了三种纳米CaCO₃-粉末橡胶复合粒子, 并制备了三种纳米CaCO₃-粉末橡胶/聚氯乙烯(PVC)复合材料, 系统研究了复合粒子含量对PVC力学性能的影响, 并探讨了复合粒子的增强增韧机制。结果表明: 复合粒子在PVC树脂中分散均匀, 复合粒子中的纳米CaCO₃粒子以"裸露态"和橡胶"包裹态"两种形式存在于PVC基体中; 三种复合粒子均能显著提高PVC的缺口冲击强度, 纳米CaCO₃-粉末丁腈橡胶(CaCO₃-NBR)能同时起到增强增韧的效果, 而纳米CaCO₃-粉末丁苯橡胶(CaCO₃-SBR)在提高缺口冲击强度的同时也损失了PVC原有的刚性, 使其弯曲模量和拉伸强度大幅度降低, 纳米CaCO₃-粉末羧基丁苯橡胶(CaCO₃-X-SBR)的改性效果鉴于前两者之间; 复合粒子与PVC基体的相容性是影响复合粒子增强增韧改性效果的决定性因素, 相容性好的复合粒子能同时起到增强增韧的效果。