插层型DAP/MMT纳米复合材料的制备

制备了邻苯二甲醚二烯丙酯/蒙脱石纳米复合材料(即DAP/DK1),并研究了该复合材料的热学及力学性能。用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析(TGA)、静力学测试(ST)及动态热力学分析(DMA)对复合材料微观结构和性能进行了表征。结果表明所制备的复合材料具有有序插层的结构,层间距与有机蒙脱石(DK1)的含量无关,为3.90 nm。当DK1的含量达3%时,弯曲强度及冲击强度达最大值,比纯固化树脂分别提高了36.7%及30.4%,复合材料的热学性能略优于纯固化树脂。     

PA6/OC纳米复合材料的制备及性能研究

以丙烯酸(AA)作为增容剂,采用熔融插层法制备了尼龙(PA)6/有机粘土(OC)纳米复合材料.采用X-光衍射仪(XRD)观察测试了复合材料的微观分散结构,研究了增容剂用量、粘土含量对所制备的复合材料的力学性能、热性能和阻隔性能的影响.实验结果表明:在研究范围内,与纯尼龙6相比,所制备的纳米复合材料的力学性能、热性能和阻隔性能均明显提高.当丙烯酸含量为2/3份(phr),有机粘土含量为4份(phr)时,PA 6/OC纳米复合材料的拉伸强度提高了约34%,同时材料具有较好的冲击韧性;热变形温度提高了18.2℃;吸水率下降了0.6%.     

改性石墨烯/氯丁橡胶复合材料的制备及性能

以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)改性石墨烯(GE)为分散相加入氯丁橡胶(CR)基体中,混炼制备出改性石墨烯/氯丁橡胶(KH-GE/CR)复合材料.采用傅里叶红外光谱仪,X射线衍射仪和扫描电镜对改性前后石墨烯的结构进行表征,考察了硫化温度、不同含量KH-GE对KH-GE/CR复合材料力学性能和导电性能影响.结果表明:KH-570改性后的GE层间距增大,改善了在CR基体中的分散性;KH-GE/CR复合材料较佳硫化温度为180℃;KH-GE含量为1.5g时力学性能和导电性能良好,拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度较未添加KH-GE分别提高了123%、32%和29%.     

PLA/黄麻层压复合材料的紫外老化性能

为了探索紫外照射对PLA/黄麻层压复合材料性能的影响,延长复合材料在实际应用中的使用寿命,采用模压成型法和薄膜堆叠法制备PLA/黄麻层压复合材料,研究紫外老化时间对复合材料力学性能的影响,并对复合材料拉伸后的断口形貌进行分析。结果表明：随着紫外老化时间的延长,复合材料的拉伸和弯曲性能均表现为先上升后下降,均在老化48 h后达到最大,拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量较未老化的复合材料分别提高了约19.29%、17.73%、23.49%和24.97%。这可能是由于在老化时间较短时,PLA分子链交联占据主导作用,提高了界面粘结性。随着老化时间进一步延长,拉伸和弯曲性能开始不断下降,这可能是由于PLA分子链的老化断裂开始起主导作用,导致界面粘结性下降。     

端巯基硅烷改性白炭黑填充丁基橡胶

采用端巯基硅烷偶联剂(KH-580)对白炭黑表面改性,研究了改性白炭黑对丁基橡胶力学性能和阻尼性能影响.结果表明:随着改性白炭黑用量的增加,丁基橡胶拉伸强度和断裂伸长率分别在30phr时达到最大值和最小值;相比未改性白炭黑,改性白炭黑填充丁基橡胶在-40~80℃下,损耗因子(tanδ)值减小,有效阻尼温域略微变窄;在频率为0~20Hz条件下,随着频率的增加,改性白炭黑填充丁基橡胶tanδ值和储能模量增大.KH-580有利于提高丁基橡胶和白炭黑之间的相容性.     

温湿场交变环境下外加载荷对不同孔隙率CFRP弯曲力学性能影响

为探究不同孔隙率碳纤维/环氧树脂层合板在仿超音速飞行的高低温湿热老化环境及外加载荷作用对弯曲力学性能的影响规律,基于材料服役期间的吸湿状态和内应力状态,对T700CF/3234EP进行模拟超音速飞机服役环境的高低温交变加速湿热循环试验.通过控制模压压力,制备3种孔隙率分别为0.04、0.08和0.11的层合板,将3种孔隙率的层合板进行加载,加载载荷为层合板最大弯曲载荷的0、30%、40%和60%,然后将其置于高低温环境模拟试验箱中,分别测量不同循环周期复合材料层合板的弯曲强度变化,并采用ABAQUS软件对其弯曲力学性能进行有限元模拟.试验结果表明:温湿场交变环境下,外加载荷和孔隙率加速层合板弯曲强度的下降,在高低温湿热循环4~6周期时,随着载荷的增大,二次固化现象越明显,层合板的弯曲强度变化比较平缓.使用ABAQUS软件建立有限元模型,计算得到的弯曲力学强度变化趋势与试验结果相一致,说明高低温湿热老化环境和外加载荷对复合材料弯曲性能的影响,对不同孔隙率的碳纤维/环氧树脂层合板弯曲性能进行较为准确的预测.     

氧化石墨烯-多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能研究

通过对原始多壁碳纳米管进行功能化处理,得到了羧基功能化的多壁碳纳米管,并利用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜分别对它们的形貌进行了观察.研究了在环氧树脂中加入多壁碳纳米管和氧化石墨烯总质量分数为0. 1%的前提下,不同比例的多壁碳纳米管与氧化石墨烯对环氧树脂纳米复合材料力学性能的影响.结果显示,氧化石墨烯和多壁碳纳米管确实能够改善环氧树脂复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、储能模量等力学性能,氧化石墨烯对于复合材料拉伸性能的提高要优于多壁碳纳米管,而多壁碳纳米管对复合材料弯曲性能的改善要优于氧化石墨烯.     

材料及结构参数对约束阻尼结构阻尼性能的影响

以8.5mm厚的钢板为基层,以橡胶为阻尼层;以铝蜂窝板为约束层,采用锤击振动法,研究了-20~40℃温度范围内橡胶性能、约束层厚度、阻尼层厚度对约束阻尼结构阻尼性能的影响.结果表明:阻尼层橡胶材料的性能对约束阻尼结构的共振频率和结构损耗因子均有明显的影响,通过调节橡胶材料的有效阻尼温域来设计约束阻尼结构的有效阻尼温域具有显著的效果.约束层厚度为6,10,15mm时,随着约束层厚度的增加,约束阻尼试样的共振频率和结构损耗因子依次增大;阻尼层厚度为0.8,1.6,2.4,3.2mm时,约束阻尼结构的结构损耗因子随着阻尼层厚度增加而增大.     

汉麻粉体对PVDF膜的改性研究

采用汉麻粉体与PVDF共混的方法对PVDF膜进行改性,测试共混膜的微观结构和热学性能、力学性能以及与碳纤维布之间的层间剥离强度等性能,并研究汉麻粉体含量对于共混膜性能的影响.实验结果表明:随着汉麻粉体质量分数的增加,共混膜表面光洁度降低,断面结构越发不规整,密度及厚度增大,共混膜变得易碎,而力学性能大幅下降;随着汉麻粉体质量分数的增加,共混膜与碳纤维布/木质复合材料之间的层间剥离强度先增大后减小,当汉麻粉体质量分数为6%时,层间剥离强度达到最大值0.36N/mm.     

混合纤维对尼龙66的增刚研究

以尼龙66（PA66）为基体,研究和分析玻璃纤维和碳纤维混杂对尼龙66增刚的影响.固定玻璃纤维质量分数为24.6%,改变碳纤维的质量分数,将玻璃纤维（GF）、碳纤维（CF）先用硅烷偶联剂KH550进行表面处理,用双螺杆挤出造粒和注塑成型方式制备GF/CF增刚PA66复合材料,对试样进行拉伸模量、拉伸强度、弯曲模量、弯曲强度、缺口冲击强度等性能测试,并利用扫描电镜分析复合体系的冲击断面特征.研究结果表明：GF/CF混合纤维对PA66具有很好的增刚效果.     

环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备及性能研究

采用双子季铵盐对蒙脱土进行有机化处理，再与环氧树脂进行插层复合制备了环氧树脂／蒙脱土复合材料、借助XRD和FTIR等手段对改性蒙脱土进行了表征，对复合材料的力学性能进行测试。结果表明，改性使蒙脱土层间距增大，有机蒙脱土的加入改善了环氧树脂基体的力学性能，当有机蒙脱土质量含量为1％时，其弯曲强度、冲击强度等力学性能得到了最大的提高。     

橡胶/粘土协同增韧环氧树脂的研究

采用橡胶/粘土协同增韧环氧树脂,通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对环氧树脂/橡胶/粘土复合材料的结构进行了研究,同时还研究了其力学性能.结果表明:纳米粘土和橡胶之间存在明显的协同增韧效应.从冲击断面的SEM分析可知,改性后的复合材料呈现明显的韧性断裂.XRD结果表明,粘土结构以插层结构为主,粘土片层间距由2.3nm增加到3.5nm以上.复合体系解决了单纯橡胶增韧环氧树脂时带来的强度和耐热性差的问题,使复合材料的力学性能和热性能均有一定的改善.     

界面改性对复合材料力学性能的影响

为了研究不同界面改性方法对复合材料性能的影响,以玄武岩无纬布为增强体、硼酚醛树脂为基体制备复合材料,分别用盐酸和KH-560偶联剂对复合材料的界面进行改性处理,分析不同的界面改性方法对复合材料力学性能的影响.实验表明,KH-560改性有助于复合材料拉伸和弯曲性能的改善,但其复合材料的力学性能并不随着KH-560用量的增加而无限增强,经盐酸处理后的BF/BPR复合材料的力学性能没有提高反而下降.     

前原位聚合法改性乙烯基酯树脂的研究

提出前原位聚合聚酰亚胺齐聚物改性VE树脂的新方法.以与VE树脂发生反应且中、低温条件下惰性的单体为溶剂,就地合成了活性端基醚酰亚胺齐聚物,然后将VE树脂与含有活性端基醚酰亚胺的共聚单体共混、共聚,得到改性VE树脂(PEI/VE/RS)体系;研究了体系的反应性和固化物及复合材料的力学性能、阻燃性,并以扫描电镜为手段,对固化树脂的断口形貌进行了分析.结果表明:固化树脂宏观上呈透明状,微观上为均相结构,PEI作为增强相在接近分子水平上均匀分散在VE树脂中,正是由于这种相结构的存在,导致改性VE树脂(PEI/VE/RS)体系具有良好的力学性能和阻燃性,其弯曲强度为102.7 MPa,冲击强度为16.8 kJ/m.,玻璃化转变温度为134℃,极限氧指数为25.7.PEI/RS/VE树脂基复合材料的弯曲强度为311.6 MPa,冲击强度为106.9 kJ/m.,极限氧指数为29.7.     

四针状氧化锌晶须改性树脂基阻尼复合材料

为了提高树脂基复合材料的阻尼及力学性能,通过两步法合成了四针状氧化锌晶须改性树脂基阻尼复合材料.利用动态黏弹谱仪、扫描电子显微镜、万能力学试验机等测试手段,研究了四针状氧化锌晶须含量对复合材料阻尼性能、热稳定性能、拉伸强度、硬度及冲击回弹性能的影响.结果表明:四针状氧化锌晶须的加入有效提高了复合材料的阻尼性能及热稳定性...     

有机化纳米SiO2填充尼龙66复合物的结构与性能

通过原位表面修饰法制备了有机化纳米SiO2,用熔融共混法制备了尼龙66/SiO2纳米微粒复合材料并研究了复合材料的力学性能.通过示差扫描量热分析(DSC)和动态力学热分析(DMA)研究了复合材料的结晶性能和动态热机械性能.研究表明,纳米SiO2质量分数为4%的复合材料性能提高较为明显,其中简支梁缺口冲击强度提高51.3%,断裂伸长率提高47.3%,弹性模量提高23.8%;纳米SiO2在尼龙66结晶过程中起到异相成核作用,限制了尼龙66的分子链段运动使得复合材料的玻璃化转变温度提高,提高了尼龙66的结晶速率,降低了结晶度;纳米SiO2质量分数为1%复合材料在0℃时的储能模量较纯尼龙66提高21.1%,损耗模量较纯尼龙66提高83.6%,说明纳米SiO2能改善复合材料的低温脆性.     

尼龙66/氧化石墨烯纳米复合材料力学性能的分子动力学模拟

氧化石墨烯是一种理想的纳米填料,可以用于提高聚合物复合材料的力学性能。利用分子动力学模拟和ReaxFF反应力场研究了尼龙66/氧化石墨烯纳米复合材料的力学性能。模拟结果表明:氧化石墨烯片在尼龙66基体中具有较好的分散性,加入5片氧化石墨烯片后(质量分数为3%),尼龙复合材料在室温下的密度为1.12g/cm3,玻璃化转变温度为389 K;复合材料的屈服强度和杨氏模量比纯尼龙66分别提高了27%和49%,达到2 512 MPa和9 448 MPa;氧化石墨烯分子和尼龙分子链间能形成分子间氢键,通过氢键分析揭示了尼龙66/氧化石墨烯复合材料力学性能增强的微观机理,当拉伸过程开始后,每片氧化石墨烯和尼龙分子链间的氢键数量保持在3~4个,这些分子间氢键使得氧化石墨烯片和尼龙分子间保持着较强的结合力,尼龙基体所受的拉伸应力能够转移到强度更高的氧化石墨烯片上,从而实现材料力学性能增强的效果。     

局部非连续预浸料的铺覆悬垂性及其复合材料力学性能

为研究局部非连续复合材料的力学性能,通过设计短纤维的分布情况,运用超薄、超窄振动刀片式裁床制备不同切断宽度、不同切断间距的局部非连续预浸料,测试连续和非连续纤维预浸料的铺覆悬垂性,研究局部非连续复合材料的拉伸性能和弯曲性能。结果表明:采用局部非连续预浸料铺覆球形模具时无褶皱翘曲现象,且局部非连续预浸料的悬垂性优于连续预浸料;与连续复合材料相比,本实验所设计的局部非连续复合材料的力学性能保持较好的水平,拉伸强度和弯曲强度保持率都在64%以上,拉伸模量几乎保持不变,弯曲模量有所降低,保持率在81%以上。     

β晶型成核剂对聚丙烯结晶行为和力学性能的影响

以2,6-苯二甲酸环己酰胺（TMB-5）为β晶型成核剂,采用熔融共混的方法制备β晶改性聚丙烯. 利用示差扫描量热仪、偏光显微镜、拉伸实验机以及冲击试验机对改性聚丙烯的微观结构、热性能、结晶性能、力学性能进行研究. 实验结果表明,在聚丙烯中添加β晶型成核剂进行改性后,由于成核剂在体系中起到了异相成核的作用,聚丙烯中部分晶型由α晶型向β晶型转变,改性聚丙烯的结晶温度向高温方向移动,且聚丙烯球晶尺寸明显减小,球晶之间无明显的边界. 随着β晶型成核剂含量的增加,改性聚丙烯的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量呈现先降后升的趋势,而其断裂伸长率和冲击强度呈先升后降的趋势,并且当β晶型成核剂含量为0.4份时,改性聚丙烯的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量为最小值,断裂伸长率和冲击强度达到最大值.     

机针运行方式对缝合复合材料拉伸性能的影响

设计了一种缝合机针旋转式单针缝合设备,研究了不同织物层厚度下两种机针运行方式对缝合复合材料拉伸性能的影响。结果表明,旋转式缝合机针与纤维间的摩擦程度高于直刺式;13层旋转式缝合复合材料的拉伸强度、模量和断裂伸长率高于直刺式缝合复合材料,25层直刺式缝合复合材料的拉伸强度、模量和断裂伸长率高于旋转式缝合复合材料;缝合复合材料拉伸应变云图具有区域性特征,树脂富集区、纤维弯曲位置、无缝线织物层位置及面内缝线位置的应变值依次递减。