聚丙烯/改性SiO_2复合材料的制备与性能研究

用溶胶-凝胶法结合原位反应法制备二氧化硅(SiO_2)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)和油酸(OA)改性SiO_2(KH570-SiO_2和OA-SiO_2);并以SiO2和改性SiO_2作为填料,与聚丙烯(PP)共混制备PP复合材料。分别研究改性剂类型和KH570-SiO_2用量对PP复合材料拉伸性能、弯曲性能、冲击性能、耐热性和结晶性的影响。结果表明,KH570-SiO_2对PP的填充改性效果相对较好;当KH570-SiO_2的用量为4%时,PP复合材料的综合性能最佳;相比于纯PP,其拉伸强度保持不变,而弹性模量、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度分别提高了46%、15%、23%和14%,热分解温度和结晶温度均有所提高。     

稻壳SiO_2/聚氨酯纳米复合材料的制备及性能研究

将酸处理后稻壳在600℃焚烧,得到比表面积为212 m2/g,纯度99.3%的稻壳SiO2纳米凝聚体,用偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性后,SiO2纳米凝聚体在溶液中以纳米状态分散,大部分粒子尺寸约30~50 nm。将其与聚氨酯(PU)复合,探讨了不同SiO2含量复合材料的力学性能、热分解性能以及吸水性。研究结果表明:与纯PU相比,稻壳SiO2/PU纳米复合材料的力学性能有不同程度的提高,其耐热性能和耐水性明显增强。     

CF/纳米SiO_2改性树脂复合材料界面性能研究

本文以纳米SiO2改性树脂作为树脂基体,以连续碳纤维作为增强体制备复合材料,研究了纳米SiO2掺入树脂中百分含量对树脂基体与增强体之间的界面性能的影响。通过对树脂基体与增强体纤维浸润性、微脱粘、层间剪切强度和扫描电子显微镜,对复合材料界面性能测试和表征。结果表明,随着纳米SiO2含量的增加,常温下,基体树脂和增强体纤维浸润性能下降,单丝纤维与树脂微球的界面剪切强度和复合材料单向板层间剪切强度在某一含量范围均有所提高。     

PA66/POE-g-MAH/纳米SiO_2复合材料的制备及性能

通过熔融共混的方法制备PA66/POE-g-MAH/纳米SiO_2三元共混体系,研究纳米SiO_2、POE-g-MAH对PA66力学性能的影响.研究结果表明:POE-g-MAH与纳米SiO_2对PA66有协同增韧效应,当PA66/POE-g-MAH/纳米SiO_2配比为100/30/0.1时,复合体系的缺口冲击强度达到最大,为纯PA66的10.9倍,为PA66/POE-g-MAH(100/30)二元体系的1.8倍;低温缺口冲击强度也达到最大,为纯PA66的6.3倍.用扫描电镜观察分析冲击断口形态.     

纳米SiO_2的表面改性

分别用吐温-80、油酸、十二烷基苯磺酸钠、硅烷偶联3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和硅烷偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)处理纳米二氧化硅,用沉降体积和亲油化度来对比改性效果,结果表明KH570改性效果最好,其最佳工艺条件为:KH570用量为8%,反应温度为70℃,反应时间为2 h,反应pH为5.5。对KH570改性前后的纳米粉体进行了红外光谱分析、热重分析、紫外-可见光谱分析、扫描电镜分析等表征。结果表明,硅烷偶联剂与纳米二氧化硅之间形成了化学结合,改性后的纳米SiO_2分散性提高,从而更好地应用于聚合物材料中。     

功能化纳米SiO_2/热塑性弹性体复合材料的制备及性能

采用甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)改性纳米二氧化硅(SiO_2),制备表面接枝有TDI的功能化纳米SiO_2(TDI-SiO_2),再将其分散于4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯中,经原位聚合法制备纳米SiO_2/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)复合材料。利用红外光谱仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、维卡软化温度测定仪和拉力试验机等手段,表征和分析了复合材料的结构、热性能、结晶性及力学性能。结果表明,TDI成功接枝改性纳米SiO_2;纳米填料TDI-SiO_2的加入使TPU体系的微相分离程度减弱,其异相成核作用提高了TPU硬段相的结晶性能;相比纯TPU基体,复合材料抗热变形能力显著提高,当TDI-SiO_2质量分数为1%时,复合材料的维卡软化温度提高了近60℃;复合材料力学性能明显提高,与纯TPU相比,拉伸强度最大提高约24 MPa,断裂伸长率最大提高了23%,说明纳米TDI-SiO_2具有既增强又增韧的作用。     

纳米SiO_2的表面改性

分别用吐温-80、油酸、十二烷基苯磺酸钠、硅烷偶联3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和硅烷偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)处理纳米二氧化硅,用沉降体积和亲油化度来对比改性效果,结果表明KH570改性效果最好,其最佳工艺条件为:KH570用量为8%,反应温度为70℃,反应时间为2 h,反应pH为5.5。对KH570改性前后的纳米粉体进行了红外光谱分析、热重分析、紫外-可见光谱分析、扫描电镜分析等表征。结果表明,硅烷偶联剂与纳米二氧化硅之间形成了化学结合,改性后的纳米SiO_2分散性提高,从而更好地应用于聚合物材料中。     

纳米SiO_2改性聚氨酯胶粘剂的制备及性能研究

采用预聚体一步法制备了单组分湿固化nano-SiO2(纳米SiO2)改性PU(聚氨酯)胶粘剂,并利用红外光谱(FT-IR)法、热失重分析(TGA)法、差示扫描量热(DSC)法和扫描电镜(SEM)等对nano-SiO2改性PU胶粘剂的性能进行了分析和探讨。结果表明:纳米粒子的存在使PU的氢键结构发生了变化;随着nano-SiO2含量的不断增加,改性PU胶粘剂的初始粘接强度和最终粘接强度均呈先升后降态势,并且在w(nano-SiO2)=1.2%(相对于PU预聚体质量而言)时相对最大,而且分别比纯PU胶粘剂增加了117%和108%;同时,与纯PU胶粘剂相比,用1.2%nano-SiO2制备的PU胶粘剂,其熔融温度和分解温度分别提高了2.67℃和2.92℃;当w(nano-SiO2)≤1.2%时,nano-SiO2在PU胶粘剂基体中的分散性相对较好。     

SiO_2-g-PMMA/PP纳米复合材料的制备及其性能研究

采用熔融共混的方法,将经甲基丙烯酸甲酯(MMA)表面接枝的纳米二氧化硅(SiO2-g-PMMA)填充到聚丙烯(PP)中,研究了SiO2-g-PMMA纳米杂化粒子对PP的力学性能和结晶性能的影响。结果表明,SiO2-g-PMMA可以有效地提高PP的拉伸强度、弯曲强度以及洛氏硬度,且效果好于未改性的纳米SiO2。DSC测试结果表明SiO2-g-PMMA的异相成核效果优于未改性SiO2,PP熔融温度提高了2.7℃,结晶温度提高了3.0℃。SEM表明杂化纳米粒子具有一定的增韧作用。     

硅烷接枝HDPE/纳米SiO_2复合材料的制备与性能

将经表面处理后的纳米SiO2和硅烷接枝高密度聚乙烯(HDPE)熔融共混制得硅烷接枝HDPE/纳米SiO2复合材料,并对其结晶行为、力学性能及热性能进行了研究。结果表明:与HDPE相比,硅烷接枝HDPE/纳米SiO2复合材料的结晶度降低约17%;在纳米粒子含量为6%时,热分解温度提高了15℃;在纳米粒子含量为10%时,体系的拉伸强度提高了25%。     

纳米SiO_2表面化学改性研究

通过γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷与纳米SiO2表面的羟基发生化学反应,将KH-570化学键合在纳米SiO2表面,形成化学改性的纳米微粒MPS-SiO2。研究了硅烷偶联剂KH-570的用量、反应温度、反应时间、pH值、溶剂配比对纳米SiO2表面双键含量的影响,利用红外光谱、热失重对改性前、后的纳米SiO2进行了表征。结果表明,纳米SiO2表面成功地实现了化学改性。     

环氧树脂/纳米SiO_2复合材料的制备

制备了环氧树脂(EP)/纳米SiO2复合材料,研究了纳米SiO2用量对复合材料结构和力学性能的影响,采用扫描电子显微镜观察了复合材料的断面形貌,分析了纳米SiO2的增韧机理。添加适量的纳米SiO2可显著提高EP的力学性能,添加6 phr纳米SiO2时,EP/纳米SiO2复合材料的力学性能最佳,拉伸剪切强度、弯曲强度、悬臂梁缺口冲击强度分别为13.8 MPa,86.1 MPa,11.6 kJ/m2;适量的纳米SiO2能改善EP的内部结构,具有明显的增韧补强作用。     

聚苯乙烯/纳米SiO_2复合材料的制备

经硅烷偶联剂KH-570改性后的纳米SiO2表面具有大量可反应性基团-CH=CH2。以苯乙烯和改性后的纳米SiO2为原料,利用自由基聚合反应,制备得到聚苯乙烯/纳米SiO2复合材料。FT IR和TG证明聚苯乙烯大分子链已成功接枝到纳米SiO2粒子表面。由于扩散作用的影响,相对于偶氮二异丁腈引发聚合反应,热聚合反应具有更高的接枝率。     

聚氨酯/SiO_2复合材料的制备及性能研究

采用预聚体法以聚己二酸乙二醇酯二醇(PEA)、2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI-100)和气相二氧化硅(SiO2)为原料,3,5-二甲硫基甲苯二胺(E-300)为扩链剂制备了聚氨酯/气相二氧化硅(PU/SiO2)复合材料,并利用SEM、电子万能试验机和DSC等手段对复合材料进行了分析与测试。结果表明,气相SiO2粒子在PU基体中分散良好;PU/SiO2复合材料比纯聚氨酯材料具有更优的耐撕裂性能和拉伸性能,耐热性能也提高。当气相SiO2的添加质量分数为3%时,复合材料的综合性能最好;且当扩链系数为0.80时,材料耐撕裂强度提高29.45%,拉伸强度提高33.74%。     

氧化石墨烯/SiO_2复合材料改性水性聚氨酯的制备及性能研究

将自制杂化材料SiO_2-GO加入水性聚氨酯(WPUA)中,制备了SiO_2-GO/WPUA复合乳液,研究了该复合乳液及其胶膜的结构及性能。改性后GO与SiO_2表面活性基团之间存在相互作用,SiO_2更好地阻隔了GO的团聚,实现GO有效地剥离。随着SiO_2-GO填料的增加,SiO_2-GO/WPUA复合乳液的粒径逐渐增大。由热失重、拉伸测试可知,SiO_2-GO杂化填料的加入,可提高SiO_2-GO/WPUA的力学性能和热稳定性。当SiO_2-GO填料质量分数为0.7%时,复合胶膜的拉伸强度为50.14MPa。TG测试结果表明,在热分解率为30%、50%时,SiO_2-GO/WPUA膜比WPUA的分解温度分别提高了28、46℃。SiO_2-GO/WPUA胶膜耐热性优于WPUA胶膜。     

纳米SiO_2改性苯丙复合涂料制备及性能研究

通过偶联接枝技术,用硅烷偶联剂对纳米SiO2胶体和苯乙烯丙烯酸乳液进行了有机无机复合,制备了纳米SiO2改性苯丙复合乳液。采用正交试验法研究了复合乳液、填料和添加剂最优配比,分析了它们影响作用。通过试验考察了复合涂料的耐擦洗、附着力、老化和耐沾污等主要性能。结果表明:通过正交试验优选出的最佳涂料配方为14号配方,具体添加量:A为32%、B为2.5%、C为7.8%、D为7.8%、E为13%、F为3.9%、G为0.78%;复合涂料的附着力可达100%,耐洗刷次数可达22 576次,遮盖力为351.675 g/m2,耐沾污性可达95.8%。     

TDI改性纳米SiO_2表面

甲苯二异氰酸酯 (TDI)中的 -NCO基团与纳米SiO2 表面的 -OH反应可使高反应活性的 -NCO键合到SiO2上 ,从而对纳米SiO2 的表面进行有效地改性。系统地研究了反应物质量比、反应温度、溶剂种类和用量、纳米SiO2的活化处理等诸多因素对TDI与SiO2 表面 -OH反应的影响 ,并通过FTIR和TGA证实了反应产物的存在     

改性纳米SiO_2及其树脂基复合材料的性能研究

对纳米SiO_2连续进行两步法改性,首先接枝PEG400,然后共聚自制低分子量PET,采用NMR、热失重仪、X射线光电子扫描仪对其结构进行了表征。采用熔融混合法分别制备了未改性纳米SiO_2、两种改性纳米SiO_2、低分子量PET与PET树脂的复合材料,利用SEM、毛细管流变仪对复合材料的性能进行了研究。结果表明:PEG400成功接枝到纳米SiO_2粉体表面,且自制低分子量PET共聚到了一元接枝纳米SiO_2上;改性后的纳米SiO_2粉体在PET树脂中的分散性得到改善;纳米SiO_2粉体通过PEG400和低分子量PET改性后可提高PET树脂的表观黏度,改善PET树脂的脆性。     

纳米SiO_2改性水性聚氨酯乳液的制备及性能研究

以硅烷偶联剂(KH-550)作为纳米二氧化硅(nano-SiO2)的表面处理剂,以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(N-220)、二羟甲基丙酸(DMPA)和nano-SiO2等为主要原料,制备nano-SiO2改性WPU(水性聚氨酯)乳液。着重探讨了DMPA的加料方式、DMPA和nano-SiO2用量等对WPU乳液稳定性、粒径分布、耐水性和力学性能等影响。结果表明:采用先加入DMPA后扩链的加料方式,可制得外观及稳定性均较好的WPU乳液;当w(DMPA)=5%、w(改性nano-SiO2)=2.0%时,WPU乳液及其胶膜的综合性能较好。     

纳米SiO_2/NR复合材料老化性能的研究

本文研究了纳米SiO2/NR复合材料制备方法。硅烷偶联剂Si69用量和纳米SiO2用量对纳米SiO2NR复合材料力学性能和老化性能的影响。结果表明,乳液共凝法制备的纳米SiO2NR复合材料力学性能和耐老化性能优于机械共混法制备的纳米SiO2NR复合材料力学性能和耐老化性能。加入Si69后,纳米SiO2NR复合材料力学性能和耐老化性能得到改善。在天然橡胶中加入纳米SiO2,改善了天然橡胶的力学性能和耐老化性能。