氯化丁基橡胶共混改性体系的力学阻尼性能研究

采用机械共混改性方法制备了氯化丁基橡胶(CIIP)阻尼减振复合材料.研究氯化聚乙烯(CPE)、酚醛树脂(PF)用量以及硫化体系等对复合材料力学性能和阻尼性能的影响.结果表明:随CPE用量的增加,拉伸强度有明显的增加,阻尼损耗因子出现下降;当CPE用量为45份时,复合材料的玻璃化转变温度向高温方向推移了近35℃;随PF用量的增加,复合材料拉伸强度有一定的增大但增幅不大,阻尼损耗因子有所降低;当PF用量为55份时,复合材料的玻璃化转变温度向高温方向推移了近25℃;采用PF/DCP复合硫化剂制得的复合材料具有更好的综合阻尼性能.     

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.     

炭纤维表面接枝碳纳米管对复合材料界面性能的影响

采用聚酰胺-胺(PAMAM)树状分子化学修饰方法制备碳纳米管接枝炭纤维(CF-PAMAM-CNTs)新型增强体。利用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对接枝前后CF表面官能团和表面形貌进行表征;利用接触角测量、单丝拉伸方法研究了接枝前后纤维单丝的润湿性能及拉伸强度,并通过微脱黏法分析了其复合材料的界面剪切强度,同时探索了CNTs的最佳接枝量。结果表明,当CNTs接枝量为15%时,CF表面粗糙度提高了180%,表面能提高了300%,拉伸强度提高了22%,复合材料的界面剪切强度提高了178%,这表明CNTs接枝有利于改善CF复合材料的界面性能。     

机械混炼对碳纳米管/丁苯橡胶复合材料的影响

为研究机械混炼对碳纳米管(CNTs)/粉末丁苯橡胶(SBR)复合材料性能的影响,从而获得性能优异的CNTs/SBR复合材料,联合采用喷雾干燥法和机械混炼法,制备高填充量CNTs/SBR复合材料.将喷雾干燥法制备的CNTs/粉末SBR复合材料在开炼机上机械混炼,对比分析混炼前后试样的物理和力学等相关性能,并对其微观形貌进行检测.结果表明,机械混炼使CNTs获得进一步的分散,与SBR基体间作用力得到增强,与混炼前相比,混炼后试样的玻璃化转变温度、交联度和常规力学性能均得到提高,当CNTs加入量为50phr时,混炼后复合材料的拉伸强度和撕裂强度分别为13.1MPa和39.8kN/m,比混炼前试样分别提高了约80%和20%.     

碳纳米管含量对碳纳米管/聚丙烯复合材料性能及微结构制品的影响

采用稀释母料的熔融共混方式制备碳纳米管/聚丙烯复合材料(CNTs/PP)并加工出微结构面板.研究不同含量CNTs的复合材料的结晶行为、力学性能以及流变性能,得到CNTs对聚合物的增强机理,开拓CNTs复合材料在微结构制品方面的应用.结果表明:采用稀释母粒的方式,CNTs在PP基体中分散相对均匀;CNTs的加入会抑制β晶的形成,降低在(040)晶面取向度;同时也会使复合材料的结晶度从60.36％降低到53.17％.随着CNTs含量的增加,CNTs/PP复合材料的弹性模量可以提高近43％,拉伸强度可以提高近26％.CNTs含量为1wt％时,其冲击强度最高.在低剪切速率下CNTs能显著提高复数粘度,剪切速率越高,复数黏度对CNTs含量的依赖性越低.在纯PP中添加CNTs后,剪切应力明显提高,且随剪切速率的增大呈同步变化趋势.综合结果分析,选择CNTs含量低于3％进行微结构加工较为适宜.     

预拉伸对聚丁二酸丁二醇酯/碳纳米管复合材料结晶行为及力学性能影响

以熔融共混法制备了碳纳米管(CNTs)增强的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)复合材料,研究了预拉伸对PBS/CNTs复合材料结晶行为及力学性能的影响。CNTs的加入在复合材料中起到了异相成核作用,促进了PBS的结晶,提高了复合材料的力学性能。单轴预拉伸使CNTs与PBS分子链的有序程度同时增加,有序排列的CNTs进一步增加了PBS晶体的取向度,预拉伸与CNTs对复合材料的增强实现了协同作用。然而,加入CNTs以及在不同温度、不同拉伸应变下的预拉伸均未导致PBS晶体结构发生转变。经在60℃预拉伸500%的PBS/CNTs (质量分数5%)复合材料,其拉伸强度达到286.1 MPa、弹性模量达2.9 GPa,实现了对PBS的增强。     

CNTs/PPG/PP复合材料的非等温结晶行为

采用差示扫描量热法(DSC)研究了碳纳米管(CNTs)加入量和降温速率对CNTs/接枝马来酸酐聚丙烯(PPG)/聚丙烯(PP)复合材料(CNTs/PPG/PP)的非等温结晶过程的影响,并采用Jeziorny法对DSC结果进行动力学分析。结果表明:当降温速率为20℃/min时,加入CNTs可提高复合材料的结晶温度,当CNTs加入量为1.0%(wt,质量分数)条件下,复合材料的结晶峰温度为117.6℃,比未加CNTs时提高了2.0℃,CNTs的加入同时还使得复合材料结晶度增大,结晶速率加快,且均随着CNTs加入量的增加而增大;CNTs起到了异相形核作用,改变了PP基的形核方式和晶体长大方式;降温速率的增大使得复合材料将在更低的温度下结晶,结晶度增大。     

一步法制备聚氨酯/碳纳米管复合泡沫材料及其性能

采用球磨法将碳纳米管分散到聚醚三元醇中,以水为发泡剂,采用一步法原位聚合制备了聚氨酯(PU)/碳纳米管(CNTs)复合泡沫材料,研究了发泡剂水的添加量和碳纳米管的含量对复合材料密度和性能的影响.结果表明,随水添加量的增加,泡沫材料的密度、压缩模量、拉伸模量以及断裂伸长率呈下降的趋势;碳纳米管的加入大幅度提高了材料的压缩...     

磁场处理对LDPE及其碳纳米管复合材料电导特性的影响

在低密度聚乙烯(LDPE)及其碳纳米管(CNTs)复合材料的热成型加工过程中施加稳恒强磁场,研究了磁场处理对LDPE及CNT/LDPE复合材料直流电导特性的影响,并结合差示扫描量热、偏光显微镜与原子力显微镜分析探讨了磁场处理的作用机理。结果表明,磁场处理能导致LDPE的结晶度提高,体积电阻率增加;稳恒强磁场能在CNTs中"诱导"形成感应磁矩,使得CNTs沿平行于磁场方向在LDPE中取向,从而导致CNTs/LDPE复合材料沿平行于磁场方向的电导率增加,电导非线性特性提高;磁场处理导致CNT/LDPE复合材料电导率增加的幅度随CNTs掺量的增加而增大。     

CNTs/PBO复合材料的合成及性能

利用原位液晶聚合制备了碳纳米管(CNTs)/PBO复合材料,并利用取样对比分析、热重分析和纤维的强力测定对原位液晶聚合及材料的耐热和拉伸性能进行了研究。与同等条件下PBO控制聚合取样对比分析表明:碳纳米管表面活性基团会影响聚合,减少碳纳米管的加入量或推迟其加入的时间可以改善CNTs/PBO原位聚合状况。研究表明:CNTs/PBO复合材料保持了PBO的优异耐高温性能。纤维拉伸性能与同条件下PBO纤维相比提高40％~70％。      

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%。     

不同物相电沉积CNTs对C/SiC复合材料力学性能的影响

采用电沉积法与化学气相渗透(CVI)法将碳纳米管(CNTs)分别引入到碳纤维表面和SiC基体中,制得了不同物相电沉积CNTs的C/SiC复合材料(CNTs-C)/SiC和C/(CNTs-SiC)。研究了CNTs沉积物相对C/SiC复合材料力学性能的影响,分析了不同CNTs沉积物相的C/SiC复合材料的拉伸强度及断裂机制。结果表明:相较于未加CNTs的C/SiC复合材料,CNTs沉积到碳纤维表面的(CNTs-C)/SiC复合材料的拉伸强度提高了67.3%,断裂功提高了107.2%;而将CNTs引入到SiC基体中的C/(CNTs-SiC)复合材料的断裂功有所降低,拉伸强度也仅提高了6.9%,CNTs没有表现出明显的增强增韧效果;C/(CNTs-SiC)复合材料与传统的C/SiC复合材料有相似的断裂形貌特征,断裂拔出机制类似,主要为纤维增强增韧,CNTs的作用不明显。     

碳纳米管表面处理及其在铜基复合材料中的应用

碳纳米管因特殊结构带来的优异性能而被海内外学者广泛关注,以碳纳米管为增强相制备铜基复合材料是使铜基导体同时具有高强度和高导电性能的有效途径。然而,由于碳纳米管表面能高、表面反应活性低,碳纳米管/铜复合材料制备的过程中存在增强体分散性差和界面结合强度弱两大问题,从而阻碍了复合材料高性能的实现。在碳纳米管/铜复合材料的制备过程中,采用适当的方法对碳纳米管进行表面处理能改变碳纳米管的表面结构和反应活性,在改善碳纳米管的分散性的同时增强碳纳米管与铜基体的界面结合,从而提高碳纳米管的增强效率,保证复合材料良好的综合性能。然而,表面处理过程可能会破坏碳纳米管的结构完整性,影响碳纳米管的本征性能,进而影响其增强效果,或可能在基体中引入其他杂质,影响复合材料的导电和导热性能。因此,在进行表面处理时应综合考虑其对碳纳米管结构性能及复合材料增强作用的影响。近年来,研究者们通过优化碳纳米管表面处理工艺突破了碳纳米管/铜复合材料在制备过程的难点,在保证铜基体优异的导电、导热性能的同时,大幅提高了碳纳米管/铜复合材料的力学性能。碳纳米管表面处理工艺类型大致可分为机械球磨、化学表面改性、表面镀层和联合表面处理四类。传统的机械球磨表面处理对碳纳米管的结构破坏较大;化学表面改性又分为共价表面改性和非共价表面改性,非共价表面改性在保持碳纳米管完整的管状结构和优异性能的同时,提高了碳纳米管在溶液中的分散性,但用于复合材料制备时会给基体引入有机杂质,影响复合材料性能;共价表面改性和表面镀层是铜基复合材料制备过程中最为常用和有效的表面处理方法,其能够在提高碳纳米管在基体中的分散性能的同时改善碳纳米管表面的反应活性,从而形成碳纳米管和铜基体之间强度较高的反应结合界面,实现碳纳米管/铜复合材料高强高导的综合性能。此外,可通过综合利用各种表面处理方法,结合各表面处理工艺的优势,获得更为优异的改性效果。本文从碳纳米管表面处理工艺的基本类型以及碳纳米管表面处理对铜基复合材料结构和性能的影响两方面阐述了碳纳米管表面处理在铜基复合材料中的应用和研究进展,并对其未来的研究方向进行了展望。     

动态注射成型聚丙烯制品的热氧老化性能EI

利用电磁动态注射机注射成型聚丙烯试样制品,并用热老化试验箱人工加速其试样的老化降解。对比分析了稳态注射和动态注射成型的聚丙烯试样制品热氧老化期间力学性能的变化规律,用红外光谱(FT-IR)分析了聚丙烯试样制品老化前后羰基含量的变化情况。研究结果表明,采用动态注射成型技术,不但可以提高聚丙烯制品的力学性能,而且还能有效提高制品的抗热氧老化性能。制品在热氧老化过程中,其力学性能保持率高于稳态注射成型的聚丙烯制品。采用振频为8 Hz、振幅为0.10 mm的动态注射成型的聚丙烯试样制品的抗热氧老化性能最好。     

搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料

为了制备晶粒细小、 组织均匀的复合材料, 提高材料的力学性能, 用搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铝基复合材料, 并对不同碳纳米管含量的复合材料的微观结构、 拉伸性能及断口形貌进行分析。结果表明: 碳纳米管添加到铝基体中, 搅拌摩擦中心区晶粒细小, 碳纳米管与基体之间结合良好, 未发现明显的缺陷; 碳纳米管对基材有明显的强化作用, 铝基复合材料抗拉强度随着碳纳米管含量的增加而提高; 碳纳米管体积分数为7%时, 抗拉强度达到201 MPa, 是基材的2.2倍; 复合材料在宏观上呈现脆性断裂特征, 微观上呈现韧性断裂特征, 其断裂机制以CNTs/Al界面脱粘、 基体撕裂和增强体断裂为主。      

Preparation and properties of the powder SBR composites filled with CNTs by spray drying process

Carbon nanotubes (CNTs) filled powder styrene-butadiene rubber (SBR) composites were prepared by spray drying of the suspension of CNTs in SBR latex. The powder was spherical like and uniform with an average diameter of less than 10 μm. The dispersion of CNTs in the rubber matrix was improved remarkably compared with that in the rubber composites obtained by the conventional mechanical mixing method. Further study about the effect of CNTs on the prepared SBR composites was performed by analyzing the vulcanization process of the SBR powder, thermal and mechanical properties of the vulcanized SBR composites. Differential scanning calorimeter (DSC) analysis indicated that the glass transition temperatures of SBR composites increased with the increasing ratio of CNTs. The vulcanization process showed that CNTs could decelerate the vulcanization of the SBR composites. Dynamic mechanical analysis indicated that the storage modulus of the composites was improved with the CNTs additions, especially when the CNTs addition exceeded 30 phr. Compared with pure SBR composites, the hardness, tensile and tear strengths of the composites filled with 60 phr CNTs enhanced 73.9%, 327.7% and 191.1%, respectively, which should be ascribed to the excellent mechanical properties of CNTs and uniform dispersion of CNTs in the rubber matrix.     

Fabrication and properties of CNTs/carbon fabric hybrid multiscale composites processed via resin transfer molding technique

Carbon nanotubes (CNTs) are effective fillers/reinforcements regarding improving the properties of polymer. In the present paper, carboxylic acid functionalized CNTs were used to modify epoxy with intent to develop a nanocomposite matrix for hybrid multiscale composites combining benefits of nanoscale reinforcement with well-established fibrous composites. CNTs were dispersed in epoxy by using high energy sonication. At low contents of CNTs, hybrid multiscale composites specimens were manufactured via resin transfer molding (RTM) process. The processibility of CNTs/epoxy systems was explored with respect to their viscosity. The dispersion quality and re-agglomeration behavior of CNTs in epoxy were characterized using optical microscope. A CNTs loading of 0.025 wt% significantly improved the glass transition temperatures (Tg) of the hybrid multiscale composites. Scanning electron microscopy (SEM) was used to examine the fracture surface of the failed specimens. It is demonstrated that the addition of small amount of CNTs (0.025 wt%) to epoxy for the fabrication of multiscale carbon fabric composites via RTM route effectively improves the matrix-dominated properties of polymer based composites. Hybridization efficiency in carbon fiber reinforced composites using CNTs is found to be highly dependent on the changes in the dispersion state of CNTs in epoxy.     

碳纳米管对Fe-P非晶的力学性能和晶化行为影响的研究

采用快速凝固技术制备了碳纳米管／铁碳非晶复合材料,并对其组织、力学性能和热稳定性进行了研究检测结果表明,碳纳米管在非晶基体中的弥散存在,使得非晶抗拉强度提高,晶化激活能增加,晶化特征温度明显提高,加入２Ｗ／％碳纳米管,使铁磷非晶的室温抗拉强度提高了１２０％,晶化激活能增加了约４０％,晶化开始温度提高了约１００Ｋ,此外,在温度高于其晶化温度约２００Ｋ时,碳纳米管和非晶基体界面间发生了固相反应。     

Quantitative image analysis of polyurethane/carbon nanotube composite micostructures

Polyurethane/carbon nanotube (PUR/CNTs) composites are much more functional than pure polyurethanes. High intensity ultrasonic agitation was applied while preparing a mixture of multiwall carbon nanotubes and a monomer. The monomer/MWNT complexes were used to prepare PUR/CNTs nanocomposites. This paper describes the application of quantitative image analysis to characterise the microstructure of the monomer and segmented polyurethane with carbon nanotubes (CNTs). Stereological parameters chosen for analysis were used to evaluate the CNTs' dispersion in the monomer complex and the degree of matrix phase separation in the nanocomposites examined. The nanoparticles induced changes in the structure of the hard and soft domains in the polyurethane matrix and influenced thermal and mechanical properties of the material. Due to the introduction of the nanotubes in the polyurethane matrix, the physical size and glass transition temperature of hard domains increased while the tensile strength and storage modulus decreased.