高流动性碳纤维增强尼龙66的制备与性能

以尼龙66为基体材料,添加碳纤维、增韧剂、流动改性剂等相关功能助剂,通过双螺杆挤出机制备了碳纤维增强尼龙66复合材料,采用注塑工艺制备了碳纤维增强尼龙66复合材料的标准试样,研究了碳纤维及流动改性剂含量对复合材料力学性能和熔体流动性能的影响。结果表明,提升碳纤维含量可以大幅度提高碳纤维增强尼龙66复合材料的力学性能,当碳纤维质量分数为35%时,复合材料的拉伸强度达到251 MPa,比纯尼龙66树脂提高了210%,弯曲强度由纯树脂的72 MPa提高到358 MPa,提高了397%,缺口冲击强度提高了178%,达到22 kJ/m~2。通过加入流动改性剂可以提高碳纤维增强尼龙66复合材料的熔体流动速率(MFR),并且不影响复合材料的力学性能,当流动改性剂的质量分数为1%时,碳纤维质量分数为25%的复合材料的MFR达到16.1 g/(10 min),比未添加流动改性剂时提高了193%,碳纤维质量分数为35%的复合材料的MFR为15.5 g/(10 min),比未添加流动改性剂时提高了319%。     

碳纤维增强聚甲醛复合材料的制备及性能研究

以碳纤维为增强体,用双螺杆挤出机共混制备了碳纤维增强聚甲醛复合材料,研究了碳纤维含量对复合材料的力学性能、热性能、熔体流动性能的影响。结果表明,碳纤维的加入大幅提高了复合材料的力学性能,改善了热稳定性能,但熔体流动速率减小;当碳纤维质量分数为25%时,复合材料的弯曲弹性模量、弯曲强度、拉伸强度、缺口冲击强度、断裂伸长率分别为19.8 GPa,187 MPa,153 MPa,16.2 kJ/m2,0.52%,综合力学性能最佳。     

PA6/POE-g-MAH/PE–UHMW材料的制备及性能

以耐热改性组分尼龙6(PA6)为基体材料,超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)为综合性能平衡组分,增韧剂马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)为相容剂,制得PA6/PE-UHMW/POE-g-MAH三元复合材料。研究结果表明,POE-g-MAH的加入可改善PA6的韧性,但降低了PA6的拉伸强度,随着POE-g-MAH加入量增加,PA6断裂伸长率逐渐增加,当添加量为30%时,断裂伸长率达到最大值397%,拉伸强度为39 MPa。PE-UHMW组分不仅提高了复合材料的拉伸强度和韧性,同时改善了其耐水解性能。当PA6∶POE-g-MAH∶PE-UHMW=70∶30∶10时,断裂伸长率提高至477%,拉伸强度为42 MPa。通过扫描电子显微镜分析观察复合材料的微观形态,发现在PA6基体中POE-g-MAH和PE-UHMW形成"核–壳"结构,对PA6韧性的提高起到了协同作用。     

碳纳米管对酚醛树脂/碳纤维复合材料力学性能的影响

利用碳纳米管(CNTs)对酚醛树脂(PF)进行改性,研究了CNTs含量对PF/碳纤维(CF)复合材料力学性能的影响。研究表明,CNTs能够明显提高PF/CF复合材料的力学性能,当CNTs的含量为0.5%时,复合材料的弯曲强度达到最大值(891.8MPa),与未加入CNTs时相比提高了168.4MPa,而弯曲弹性模量降低了9.5GPa;当CNTs的含量为1.5%时,复合材料的压缩强度、层间剪切强度、冲击强度均达到最大值,与未加入CNTs时相比,分别提高了10.4%、79.2%、71.9%。     

乒乓球拍用碳纤维复合材料的改性与性能研究

在乒乓球拍用碳纤维/环氧树脂复合材料表面进行了不同含量纳米微晶纤维素涂覆的改性处理,研究了纳米微晶纤维素含量对复合材料表面形貌、单丝拉伸强度、剪切强度和弯曲性能的影响,并对断口形貌进行了观察。结果表明,硅烷化改性处理并不会对纳米微晶纤维素的形貌和尺寸产生显著改变;去除上浆剂后的碳纤维抗拉强度约为3.44GPa,剪切强度约为48.3MPa,碳纤维的弯曲强度和弯曲模量分别为418.3MPa和20.1GPa,随着AMEO-NCC含量增加,AMEO-NCC涂覆的碳纤维的单丝抗拉强度、剪切强度、弯曲强度和弯曲模量都呈现先增加而后减小的特征,在AMEO-NCC含量为质量分数0.3%时取得单丝抗拉强度最大值,且都高于去除上浆剂后的碳纤维。     

碳纤维/聚碳酸酯复合材料研究

本文制备了碳纤维增强聚碳酸酯(PC)复合材料并研究了其性能,相比玻璃纤维增强PC,碳纤维增强PC在机械性能、电性能和加工性等方面有明显的提高.随着碳纤维含量的增加,拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量明显呈上升趋势.而伸长率和冲击强度在碳纤维含量为6%时达最大值,分别为10.4%kJ/m~2和8.7kJ/m~2.加工流动性有了明显的提高,且随碳纤维含量的增加而逐渐降低.碳纤维的加入,也改善了PC的导电性,当碳纤维含量为10%时,导电电阻率已达到9.0×10~6Ω/sq.     

抗静电木粉/聚丙烯复合材料的研究

为了提高木粉/聚丙烯复合材料的抗静电性能,通过高速混合、挤出造粒以及热压成型的方式制备了4种抗静电木粉/聚丙烯复合材料,并比较了它们的体积电阻率和拉伸强度,结果表明:在4种抗静电复合材料中加入炭黑的复合材料体积电阻率最小,拉伸强度最大。探讨了炭黑用量对木粉/聚丙烯复合材料抗静电性能和力学性能的影响,结果表明:当炭黑用量增加时,复合材料的体积电阻率明显降低,拉伸强度和弯曲强度出现最大值,弹性模量和断裂伸长率呈下降趋势。     

玻璃纤维增强尼龙66复合材料的结构与性能

使用双螺杆挤出机,采用共混改性方法制备玻璃纤维(GF)增强尼龙66(PA 66)复合材料(GF-PA 66),并对其结构、热性能和力学性能进行了表征。结果表明:制备的GF质量分数分别为20%,25%,30%的GF-PA 66复合材料的密度均低于1.4 g/cm~3,GF在GF-PA 66复合材料体系中呈现纤维交错复杂的网络结构;GF-PA 66复合材料的起始热降解温度均在320℃以上,具有较好的耐热性;随着GF含量的增加,GF-PA 66复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量升高,当GF质量分数达到30%时,复合材料的拉伸强度为147.4 MPa,比纯PA 66提高了75%,弯曲强度达到202 MPa,比纯PA 66提高了112%,弯曲模量达到7 783.3 MPa,比纯PA 66提高了175%;随着GF含量的增加,GF-PA 66复合材料的悬臂梁冲击强度先降低后升高,当GF质量分数为30%时,复合材料的悬臂梁冲击强度高于纯PA 66。     

聚丙烯/木粉复合材料的制备及其力学性能的研究

以聚丙烯为基体,木粉为填料,采用机械共混、二次挤出共混和注塑成型方法制备不同木粉含量的PP/木粉复合材料,并且测定了PP/木粉复合材料的力学性能。实验结果表明:随着木粉用量的增加,复合材料拉伸强度逐渐增大;木粉用量为60%时,复合材料拉伸强度达到最大值36.04 MPa;木粉用量为80%时,复合材料拉伸强度降低到34.60 MPa。木粉的含量由20%增加到80%,复合材料弹性模量由579.12 MPa增加到869.80MPa,断裂伸长率从18.92%降低到7.39%,冲击强度由9.33 kJ/m2降低到7.76 kJ/m2。这是因为PP/木粉复合材料体系中随着木粉含量的增加,木粉起到了应力集中的作用,使材料变脆,冲击强度降低。     

PE-HD/CF/HGB三元复合材料的制备及力学性能

以高密度聚乙烯(PE-HD)为基体、碳纤维(CF)为增强材料,采用双辊塑炼工艺制备了PE-HD/CF复合材料,力学性能测试结果表明该复合材料的拉伸和弯曲性能随CF含量的增加而增大,但缺口冲击强度逐渐下降。在该复合材料基础上添加空心玻璃微珠(HGB)制得PE-HD/CF/HGB三元复合材料,力学性能测试结果表明当HGB用量为10份且CF用量为15份时,三元复合材料的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度均达到最大,分别为46.98 MPa,45.69 MPa和8.17 kJ/m2,较未加HGB的PE-HD/CF复合材料分别提高了7.19%,4.17%和10.4%。扫描电子显微镜结果表明,HGB主要通过其变形和破坏来吸收冲击能量,从而提高复合材料的韧性。     

氮化硼改性超高分子量聚乙烯的摩擦学性能研究

通过高速球磨、热压成型制备超高分子量聚乙烯/氮化硼（PE-UHMW/BN）复合材料,研究了PE-UHMW/BN的硬度、摩擦学性能和力学性能。结果表明,BN的加入可以提高复合材料的屈服强度,但会降低复合材料的拉伸断裂应力和断裂伸长率,BN含量为3%（质量分数,下同）时,BN对PE-UHMW基体的屈服强度的提升效果最明显,同时对基体拉伸应力和断裂伸长率的影响最小;加入BN能明显降低PE-UHMW基体的摩擦系数,PE-UHMW/BN复合材料的摩擦系数随着BN含量的增加而下降,3%的BN对基体润滑性能的提升效果最明显,复合材料的摩擦系数相比纯PE-UHMW下降了60%,在BN含量为7%时润滑效果下降;在PE-UHMW基体中加入不超过3%的BN纳米片可以提高材料表面硬度,进而有效提高材料的抗磨损能力,但添加量为7%时由于团聚效应材料的表面硬度相对下降,材料磨损加剧,耐磨损能力下降。     

基于FDM工艺的相容剂PBAT-g-MAH在PLA/木粉复合材料中的应用

采用熔融沉积成型(FDM)工艺成型聚乳酸(PLA)/木粉复合材料，研究聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯接枝马来酸酐(PBAT-g-MAH)对复合材料力学性能、加工流动性、结晶度和热稳定性的影响。结果表明：PBAT-g-MAH对复合材料有增韧作用。PLA/木粉/PBAT-g-MAH为90/10/9时，复合材料的拉伸强度为45.52 MPa，冲击强度为15.80 kJ/m²；与未加PBAT-g-MAH相比，复合材料的拉伸强度增加5.9%，冲击强度增加34.46%。PBAT-g-MAH的加入使复合材料的熔体流动速率增加，玻璃化温度降低，对结晶度的影响不大。PBAT-g-MAH的加入使复合材料的热稳定性增加。PBAT-g-MAH的加入使基体PLA与木粉间的结合更紧密，裸露在外的木粉明显减少。PLA/木粉/PBAT-g-MAH为90/10/9时，复合材料综合性能较好。     

PA11/白炭黑纳米复合材料的制备及性能研究

以11-氨基十一酸和湿态白炭黑为原料,通过原位聚合的方法制备了尼龙11/白炭黑纳米复合材料,并用红外光谱仪和扫描电子显微镜等研究了纳米复合材料的形态结构、力学性能和阻隔性能。结果显示,当白炭黑含量增加时,拉伸强度和弯曲强度先显增大趋势;当白炭黑质量分数达到8%时,拉伸、弯曲强度达到最大值;之后,拉伸、弯曲强度开始减小。断裂伸长率则一直减小,无明显变化。尼龙11及其纳米复合材料的常温冲击强度也随着白炭黑含量的增加逐渐降低。此外,白炭黑的加入极大地提高了复合材料的阻隔性能。     

聚己内酯/纳米羟基磷灰石复合材料的3D打印及性能

以纳米羟基磷灰石(nano-HA)和聚己内酯(PCL)为原料,通过熔融共混方式制备不同nano-HA含量的PCL/nano-HA复合材料。采用熔体微分3D打印机打印PCL/nano-HA复合材料测试试样,测试其力学性能,并通过差示扫描量热仪和X射线衍射仪进行了分析。结果表明:随着nano-HA质量分数的增加,PCL/nano-HA复合材料3D打印试样的拉伸强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,而压缩强度一直增大,结晶性能变好;当nanoHA质量分数为20%时,3D打印试样的拉伸强度和弯曲强度均达到最大值,分别为23.3MPa和21.4MPa;当压缩应变为10%时,nano-HA质量分数为40%的PCL/nano-HA复合材料试样的压缩应力为最大值,为31.4MPa。PCL/nano-HA复合材料打印试样中只含nano-HA和PCL两种相,有利于其保持良好的生物活性,有望在生物组织支架中得到应用。     

基于麻纤维板材回收再利用的汽车内饰用短纤维增强复合材料性能的研究

采用汽车内饰的黄麻纤维板材回收破碎,通过侧喂料喂入进行共混加工,最佳加工温度为190℃,最终注塑成短纤维增强复合材料。当纤维含量为20%时,复合材料力学性能与滑石粉/聚丙烯材料的相互媲美,而且密度下降9%左右,满足汽车内饰聚丙烯材料轻量化和绿色化的要求。基于此,采用马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)来提高材料力学性能。当MAPP质量分数为3%时,复合材料拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别达最大值为35.5 MPa、58.3 MPa和2.9 J/m,而拉伸模量和弯曲模量最大值为3 452、2 797 MPa。     

硅灰石填充尼龙1010复合材料的制备与力学性能*

利用硅烷偶联剂KH550改性硅灰石,然后通过熔融共混法制备了尼龙(PA)1010/硅灰石复合材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、熔体流动速率(MFR)和力学性能测试及动态力学分析(DMA)等对复合材料进行了分析与表征。结果表明,硅灰石均匀分散在PA1010基体中;复合材料的MFR随硅灰石含量的增加而降低,但挤出和注射成型实验表明,当硅灰石质量分数≤70%时,复合材料仍具有良好的加工性能;硅灰石的加入显著提高了PA1010的拉伸性能和弯曲性能,当硅灰石质量分数为70%时,复合材料的拉伸弹性模量与拉伸强度比纯PA1010分别提高了256%与29%,弯曲弹性模量与弯曲强度则分别提高了367%与93%;复合材料的动态储能模量随硅灰石含量的增加而大幅提高,当硅灰石质量分数为70%时,在玻璃化转变温度下的动态储能模量提高了约376%。     

玄武岩纤维增强聚丙烯基复合材料的力学性能研究

本文主要研究玄武岩增强聚丙烯复合材料的力学性能。分别制备了玄武岩纤维含量为10%、20%、30%和40%的纤维增强复合材料,并分析纤维含量对复合材料拉伸性能和弯曲性能的影响。研究表明,玄武岩纤维的加入大幅度提高了复合材料的拉伸性能和弯曲性能,但复合材料的断裂伸长率有所下降;随着玄武岩纤维含量的增加,复合材料的拉伸、弯曲强度和模量呈先增加后减小的趋势,当纤维含量在30%时达最大值;复合材料的弯曲强度和模量的变化规律与拉伸性能相同。     

石墨和碳纤维改性聚酰亚胺复合材料的导热性能

以石墨、碳纤维(CF)、聚酰亚胺(PI)三元复合材料为研究对象,考察了CF体积含量对PI三元复合材料导热性能的影响,并采用了拟二元体系模型探讨了石墨和CF填充PI复合材料的协同效应。结果表明,CF的加入可以提高复合材料的力学性能：拉伸强度呈现先升高后降低的趋势,当CF含量为11.8 %（体积分数,下同）时,拉伸强度可达66.37 MPa;弯曲强度随着CF体积含量的增而增加,当CF含量为24.6 %时,弯曲强度可达103.3 MPa。复合材料热导率呈非线性增长,表明石墨和CF间存在协同效应;当CF含量为34.1 %时,环境扫描电子显微镜分析表明,CF与石墨能很好地搭接,增大了传热面积,复合材料热导率可达0.512 W/(m·K),约是其计算值的2倍。     

碳纤维改性HA/PMMA生物复合材料力学性能的研究

采用原位合成与溶液共混相结合的方法,制备了短切碳纤维增强纳米羟基磷灰石(HA)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)生物复合材料。研究了碳纤维的含量和长度对HA/PMMA复合材料结构和力学性能的影响。采用万能材料试验机和扫描电子显微镜对复合材料的力学性能及断面的微观形貌进行了测试和表征。结果表明:碳纤维在HA/PMMA复合材料中分布均匀,有效提高了复合材料的力学性能;碳纤维含量为4%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、压缩强度和弹性模量等均达到最大值;复合材料的断裂伸长率随碳纤维含量的增加而减小;当碳纤维含量一定时,随其长度的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弹性模量均增加,但断裂伸长率降低。     

聚氨酯/13X分子筛复合材料的制备

采用预聚法制备了聚氨酯(PU)/13X分子筛复合材料。考察了在两种硬度下,分子筛含量对聚氨酯弹性体力学性能、耐溶剂性能的影响。结果表明,随着分子筛质量分数的增加,复合材料的拉伸强度、撕裂强度均呈上升趋势。当分子筛质量分数为5%、邵A硬度为70时其复合材料拉伸强度为31 MPa,撕裂强度达48.7 kN/m;当分子筛质量分数为5%、邵A硬度为80时其复合材料拉伸强度为42 MPa,撕裂强度达最大值61 kN/m。随着分子筛质量分数的增加,2种复合材料的溶胀度也有不同程度的下降。DSC分析表明,分子筛使PU/13X复合材料的结晶形态发生了改变,提高了其耐热温度。