HDPE/PA66原位复合材料的结构与性能

用挤出-拉伸-注塑法制得了增强HDPE/PA66原位成纤复合材料,以不拉伸的普通共混材料作对照,研究了PA66质量含量(cm)对PA66成纤性和材料拉伸强度（σt）及模量（E）的影响及其作用机制。结果表明,当cm由0增至25%时,原位形成的PA66纤维数量增多,纤维横向尺寸及其分散性在cm=15%前减小在其后增大;材料的σt、E在cm =15%时分别比纯HDPE提高45%和60%。熔体拉伸时分散相液滴的聚结-形变成纤是PA66纤维形态随cm变化的关键因素,分散相对基体增强效应与两相界面缺陷效应综合作用,分散相对基体增刚效应受分散相形态控制,分别是决定材料的σt~cm、E~cm关系的支配因素。     

尼龙6／聚丙烯共混物结构与性能研究

采用FT－IR,SEM,DSC和力学性能测试研究了力化学方法制备的聚丙烯接枝马来酸酐（PP－g-MAH）对尼龙6（PA6）／聚丙烯（PP）共混体系的增容作用。结果表明,在共混过程中,PA6与PP－g-MAH之间发生了相互作用,使增容共混体系的力学性能明显优于未增容体系,增容体系分散相（PP相）粒度明显低于未增容体系,熔融粘度高于未增容体系,增容共混体系PP和PA6的熔点和结晶度低于未增容体系。     

高韧性PA6/ABS合金制备及断裂研究

研究了苯乙烯／马来酸酐共聚物（SMA）相容剂对PA6／ABS合金的作用，结合共混物相形态分析合金性能随SMA含量的变化。同时研究了合金在不同温度、不同吸湿状态下的性能及断裂特性。结果表明．加入少量SMA后的共混物呈典型的“海一岛”结构，分散相分布均匀，能明显提高合金的力学性能。     

MPP增容PP／PA6共混物的形态结构与增容机理

采用马来酸酐接枝改性聚丙烯(MPP)为增容剂制备了聚丙烯／尼龙6(PP／PA6)共混物，研究了MPP增容PP／PA6共混物的形态结构和热行为，探讨了MPP增容PP／PA6共混物的增容机理。结果表明：PP／PA6共混物为热力学不相容的海岛型两相结构。MPP的加入改善了PA6与PP的相容性，使两相分散均匀，MPP对PP／PA6共混物的增容机理可用界面——分散相表面改性模型来描述。     

乙烯乙烯醇共聚物与聚乙烯共混物的性能研究

以HDPE-g-MAH为相容剂,分别制备EVOH/HDPE二元共混物和EVOH/PA6/HDPE 三元共混物.分别研究EVOH/HDPE和EVOH/PA6/HDPE共混物的阻透性、加工流动性、物理机械性能及其微观形态结构.从SEM可以看出：共混体系呈两相结构,分散相HDPE和PA6以球状均匀的分散在连续相EVOH中.二元体系中,随着HDPE质量分数的增加,共混体系的阻透性能略有下降;加工流动性有所提高;当m（EVOH）∶ m（HDPE）∶ m（DPE-g-MAH）为100∶15∶5时,共混体系的拉伸强度和冲击强度达到最大.与二元体系相比,三元体系的阻透性能和机械性能不如二元体系.     

PP／EPDM共混物的力学性能及形貌研究

对PP／EPDM共混物的力学性能进行了研究,并用扫描电子显微镜（SEM）观察了共混物的形貌特征。结果表明,随EPDM含量增加,拉伸强度、拉伸弹性模量、弯曲强度、弯曲弹性模量均下降,但冲击强度在EPDM含量约为30％时出现极大值。除了分散相球粒的粒径和粒间距外,分散相在基体中的形状对共混物的冲击强度也有很大影响。同时,SEM结果表明,EPDM参与了PP的结晶过程。     

SMA增容ABS/PA6共混体系的形态和力学性能

采用熔融共混方法制备了苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)增容的ABS/PA6共混物,用扫描电镜分析(SEM)、动态力学分析(DMA)对ABS/PA6共混物结构进行了表征,结果表明:未加相容剂的ABS/PA6二元共混物中,分散相易聚集,分散相粒径分布不均匀,相界面清晰,相容性差;加入相容剂后,ABS/PA6共混物的分散相粒径明显减小,分散相粒径分布均匀,单位体积上分散相的界面面积增大,在ABS含量为55%时,界面面积最小,ABS/PA6共混物发生相反转的范围变宽,且向高体积分数的PA6移动.     

反应挤出制备HDPE／PA6／MMT复合材料研究

通过反应挤出制备了高密度聚乙烯／聚酰胺6／蒙脱土（HDPE／PA6／MMT）复合材料,研究了MMT在HDPE／PA6共混物中的分散和分布情况,及其对共混物相态结构的影响。从XRD和TEM的结果中可以看出,有机化蒙脱土（OMMT）选择性地分布在PA6相内以及两相的界面上,钠基蒙脱土（Na＋MMT）则主要分布在PA6相内;大部分OMMT得到较好的剥离或插层,而Na＋MMT出现明显的团聚。FE—SEM分析结果表明,增大MMT的含量会导致PA6的相态尺寸变大,粒径分布变宽。流变分析结果表明,由于OMMT部分分布于两相界面处,从而增强了界面结合,对共混物起到了增容作用。     

PA6/UHMWPE/HDPE共混物的热性能研究

采用差示扫描量热仪（DSC）和动态热机械分析（DMA）研究了由不同配比的尼龙6（PA6）与超高分子量聚乙烯／高密度聚乙烯（UHMWPE／HDPE）所形成的共混物的热性能．结果表明。共混物中PA6和UHMWP／HDPE组分的结晶和熔融是独立的，但相互影响较大．PA6和UHMWPE含量的增加对共混物的初始模量有显著影响．     

新型架状硅酸盐改性聚酰胺6的拉伸流变性能及其应用

为了研究功能化改性聚酰胺6(PA6)纤维的可纺性与加工性能,以新型架状硅酸盐(QE粉)为改性剂对PA6进行共混改性,并以共混改性后的母粒与纯PA6为原料制备得到QE/PA6并列纤维,采用毛细管流变仪对QE/PA6共混物的拉伸流变性能进行研究,利用扫描电镜(SEM)、XL-2纱线强伸度仪对QE/PA6并列纤维的表面形态及力学性能进行表征。研究结果表明:QE/PA6共混熔体为拉伸变稀型流体,共混熔体的拉伸黏度和拉伸应力随着QE粉含量的增加而增大,当拉伸应变速率为421.14/s,QE粉质量分数为1 wt%、2 wt%和3 wt%时,复合材料拉伸黏度较纯PA6分别提高28.26%、46.74%和67.39%;共混熔体的拉伸黏度随温度的升高而下降,QE粉的引入提高了QE/PA6复合材料熔体的拉伸流动活化能,使得拉伸黏度对温度的敏感性提高;采用纺丝、牵伸一步法成功制得QE/PA6并列纤维,QE粉末在纤维表面分布均匀,与纯PA6并列纤维相比,QE/PA6并列纤维同样具有良好的强伸性能。     

全金属组元铁基块体非晶的制备与性能研究

3D打印成型碳纤维接枝碳纳米管增强热塑性复合材料的强度提高

王婼楠¹，吴海宏^1，2，郭子月³，刘春太²，申长雨²

（1. 河南工业大学 机电工程学院，郑州450001; 2.郑州大学 橡塑模具国家工程研究中心，郑州450002; 3.中山大学 数学学院（珠海）,珠海519082）

创新点说明：

1) 研究了碳纤维定量接枝碳纳米管对热塑性复合材料的界面性能及拉伸性能的影响。

2) 用3D打印模压成型的工艺方法制备了热塑性复合材料。

研究目的：

研究碳纤维表面接枝不同含量的碳纳米管对复合材料微观结构、界面性能和力学性能的影响。

研究方法：

1) 采用溶液法，通过控制碳纳米管接枝反应时间，制备不同含量碳纳米管接枝碳纤维，然后用硝酸刻蚀法，去除残留溶剂，验证了碳纳米管接枝的可靠性。用扫描电镜观察碳纤维的微观形貌，用FTIR测试碳纤维表面官能团并用XPS对碳纤维的表面官能团进行分析。

2) 用扫描电镜观察碳纤维与基体的结合情况并用接触角测量仪测试碳纤维与基体的接触角。

3) 通过 3D打印成型法成型了热塑性复合材料样条，并用扫描电镜观察碳纤维热塑性复合材料的界面微观形貌。

4) 采用万能试验机测试3D打印成型热塑性碳纤维复合材料的拉伸性能，并观察复合材料断口形貌。

结果：

1) 溶液法.扫描电镜观察发现碳纳米管在碳纤维表面均匀分布，表明碳纤维与碳纳米管之间存在较强的键合关系。但随着接枝时间的增加，碳纤维表面的碳纳米管含量逐渐增加，但达到0.4%时，出现分散不均匀现象。碳纤维表面含有上浆剂和去掉上浆剂的对比发现，无上浆剂的碳纤维表面沟壑明显，这些沟槽可以增加碳纤维的比表面积和表面能，增强了基体与碳纤维的机械相互作用。用FTIR测试碳纤维表面官能团并用XPS对碳纤维的表面官能团进行分析，结果表明，经偶联剂改性后，C=O键含量明显增加，碳纤维表面引入含氧官能团。C1，O1S峰增强，表明碳纳米管接枝到了碳纤维表面。

2) 扫描电镜结果表明，与表面未接枝碳纳米管的碳纤维相比，接枝碳纳米管的碳纤维与基体PA6具有更好的润湿性。接触角测试结果对比发现，接枝碳纳米管的碳纤维与基体的接触角，明显小于未接枝碳纳米管的。

3) 通过扫描电镜观察复合材料的界面微观形貌，结果表明：纤维与基体之间存在一定厚度的界面层，界面层的存在可以减轻纤维与基体之间的力学性能突变引起的应力集中，并防止界面缺陷的扩展。

4）界面结合强度测试结果表明，当碳纳米管的质量分数增加到0.25%时，复合材料的界面结合强度比未接枝碳纳米管的碳纤维增强的PA6复合材料提高了20%，比表面有环氧的碳纤维复合材料提高了41.8%。然而当碳纳米管含量大于0.4%时，界面结合强度不再继续增加。力学测试表明碳纳米管含量为0.25%的复合材料具有最高的平均模量、拉伸强度和界面剪切强度。接枝碳纳米管的碳纤维复合材料断口形貌可以观察到界面处基体中的韧窝。表明基体树脂在拔出纤维前经历了较大的塑性变形，表明纤维与基体有很好结合性。

结论：

实验结果表明，碳纳米管可以提高表面的润湿性和CF表面粗糙度。碳纳米管接枝碳纤维增强PA6与环氧上浆的碳纤维复合材料相比，当碳纳米管的质量分数达到0.25%时，复合材料的界面结合强度增加了41.8%，拉伸强度提高了130%，界面剪切强度提高了238%。然而，随着碳纳米管含量的继续增加到0.4%时，界面结合强度和力学性能就会下降。

关键词：热塑性复合材料，界面结合强度，界面剪切强度，3D打印成型

     

熔融共混制备尼龙6/纳米SiO2复合材料与性能研究

通过熔融共混将表面经硅烷偶联剂改性处理的纳米SiO2与尼龙6(PA6)切片共混,以双螺杆挤出机制备了纳米SiO2增强尼龙6复合材料,其中,纳米SiO2的质量分数为2.5%;借助差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)、数控毛细管流变仪等仪器研究了其热学性能与流变性能. 结果表明:经硅烷偶联剂表面改性处理的纳米SiO2分散性好,制备的尼龙6/纳米SiO2复合材料热稳定性有所改善、结晶度下降、熔体黏度的切敏性增加.     

热致聚酰胺液晶与尼龙6复合材料的相容性

采用共溶剂法制备了实验室自行合成的热致液晶聚酰胺(TLCP)与尼龙6(PA6)的复合材料。通过乌氏黏度计、DSC、FT-IR以及SEM等方法分析了复合材料的相容性。加入TLCP后,共混物的特性黏度增加,熔点下降,熔融焓降低;红外图谱证实了TLCP与PA6之间存在分子间氢键作用;SEM的结果表明,当w(TLCP)≥5%时,两相界面模糊,当w(TL-CP)=40%时,共混物呈均相体系,无相分离。以上结果均证实,在不添加第三相增容剂的情况下,引入分子间氢键的作用可以制备出具有良好相容性的PA6/TLCP复合材料。     

尼龙6/聚丙烯共混物结构与性能研究

采用FTIR, SEM, DSC 和力学性能测试研究了力化学方法制备的聚丙烯接枝马来酸酐(PPgMAH)对尼龙6(PA6)/聚丙烯(PP)共混体系的增容作用.结果表明,在共混过程中,PA6与PPgMAH之间发生了相互作用,使增容共混体系的力学性能明显优于未增容体系,增容体系分散相(PP相)粒度明显低于未增容体系,熔融粘度高于未增容体系,增容共混体系PP和PA6的熔点和结晶度低于未增容体系.     

ABS/PA6合金的无卤膨胀性阻燃研究

以聚磷酸铵(APP)为酸源, 利用ABS/PA6合金中PA6为炭源对ABS/PA6合金进行膨胀型阻燃研究,探讨了不同成炭协效剂与APP复配对合金阻燃性能的影响,这些成炭协效剂包括季戊四醇笼状磷酸酯(PEPA),热塑性酚醛树脂(TPPFR),环氧树脂(E-44)和分子筛4A. 结果表明,PA6具有较好的成炭作用, 当APP含量为25%时,阻燃合金体系的极限氧指数可达29,UL-94测定达V-1级别,APP含量为35%时,UL-94测定达V-0级别.而以5t%的季戊四醇笼状磷酸酯(PEPA)或环氧树脂(E-44)与20%APP复配, 或以3%分子筛4A与22%APP复配都可以大大提高体系的阻燃性能和高温下的残炭量, 使阻燃体系氧指数达到30以上, UL-94测定达V-0级别. SEM形貌分析显示体系燃烧表面都形成了膨胀、均匀、致密的炭层结构.     

合成纤维天然化——丝素膜涂着PA6超细纤维

探索了合成纤维天然化的可行性.以PA6超细纤维非织造布和PET/PA6复合超细纤维织物为基质材料,利用超细纤维比表面积较大的特点,以改性聚丙烯酸为粘合剂,将天然纤维--丝素蛋白涂着于纤维表面,形成丝素/改性超细纤维,讨论了丝素涂于纤维的可行性,并对其吸湿性和纤维形态进行了分析研究.结果证明这一设计是可行的.     

PA6／EHDPET共混纤维的形态结构

将聚酰胺６（ＰＡ６）与易水解性聚酯（ＥＨＤＰＥＴ）以体积比７／３的比例在工业规模的生产装置上进行熔体共混纺丝,再经拉伸→定型→卷曲→切断等切加工制得短纤维。用扫描电镜观察了共混纤维经碱水解及甲酸溶解后的形态结构,确认经碱水解处理后的纤维呈多孔中空藕状,而甲酸溶解后则呈超细纤维状,因此原共混纤维是以ＰＡ６为连续相,以ＥＨＤＰＥＴ为分散相的海－岛型复合纤维,并从流变学实验结果解释了该结构的成因。     

凹凸棒土改性PA6纤维的制备及其结构与性能研究

利用凹凸棒土（AT）的特殊结构对PA6进行改性以制得高附加值的AT/PA6纳米复合材料,利用红外光谱（FTIR）分析改性前后材料物化性能的变化;用扫描电镜（SEM）观察复合材料的相容性;用差热分析（DSC）和热失重测试（TG）研究改性对热稳定性能的影响;用X射线衍射（XRD）分析改性前后结晶度的变化以及用纤维力学性能测试对比改性前后的强度和弹性变化.测试表明,AT的加入不会改变PA6的原有性能,能提高PA6的结晶度,改变材料的力学性能;凹凸棒土含量的增加会影响其在PA6中的分布,当含量低于15%时能较好地分散在PA6基体中;含少量凹凸棒土的PA6共混材料能够提高材料的热稳定性能和耐热性.     

稀土Gd3+与超高分子质量PA6的络合作用

以三氯化钆(GdCl3)为络合剂,以甲酸和盐酸作为混合溶剂,配制不同络合比的PA6/GdCl3溶液,涂膜制得试样;采用扫描电子显微镜、红外光谱分析、X射线衍射、差式扫描量热仪和紫外-可见光分析等方法对试样的结构进行研究,并探讨稀土离子在整个PA6体系中所起的作用及络合比对整个体系性能的影响.结果表明:稀土离子与PA6在混合溶剂的溶解下发生了作用,稀土离子破坏了PA6分子间的氢键;络合比对络合能力有很明显的影响.