EVOH/纳米SiO2复合材料的加工流变性能及应用

采用高级毛细管流变仪,分别测定乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)及EVOH/纳米SiO<,2>复合材料的流变性能,研究了不同温度、不同纳米SiO<,2>含量对复合材料加工性能的影响.以上述流变性能测试为参考,改变加工工艺,采用熔融共混法制备EVOH/纳米SiO<,2>复合材料并吹塑成膜,测试薄膜的性能.结果表明,随着纳米S...     

弹性体修饰纳米SiO2粒子改性PBT

选用乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯(E-MA-GMA)三元共聚物对纳米SiO₂表面进行修饰包覆改性,考察改性后纳米SiO₂在聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)基体中的分散情况及对PBT复合材料力学性能的影响。FTIR、TEM、SEM结果表明,E-MA-GMA的环氧基团与纳米SiO₂的—OH 基团发生反应,破坏了SiO₂的链状团聚结构,降低了纳米粒子间氢键等作用力。质量分数为10%～20% E-MA-GMA 改性的纳米SiO₂在PBT基体中的分散性及其与基体的相容性均得到明显改善,从而提高了PBT基复合材料的弯曲和拉伸性能。与纯PBT相比,SiO₂/PBT复合材料的拉伸强度提高了9%,而弯曲强度和模量分别提高了14%和20%。     

表面修饰纳米SiO2增强增韧聚氯乙烯

用过量的2 , 4-甲苯二异氰酸酯(TDI)对纳米SiO₂表面进行修饰合成含—NCO 的功能化SiO_2,再用丙烯酸羟丙酯(HPA)对其表面进行修饰合成出HPA修饰纳米SiO₂(SiO₂-HPA)。用共混法制备了SiO₂-HPA/PVC纳米复合材料,研究了不同 SiO₂含量及不同界面特性时复合材料的力学性能。结果表明: SiO₂-HPA/PVC复合材料的力学性能和加工性能等方面均优于未修饰的样品。在纳米SiO₂质量分数为0%～5%时,SiO₂-HPA/PVC的拉伸强度和冲击强度随着填充量的增加呈先上升后下降的趋势并在3%～4%达到最大值。表面修饰纳米SiO₂与PVC基体之间具有很强的界面结合作用,其相容性得到大大改善,填充表面修饰纳米SiO₂达到了增强增韧双重效果。此外,对纳米粒子增强增韧机制进行了深入的探讨。     

不同结晶性能聚合物/纳米SiO2复合材料的制备与阻隔性能

选取3种偶联剂(KH550、KH560和KH570),将纳米SiO2进行改性,并采用熔融共混法分别与4种结晶性能不同的聚合物(HDPE、PP、PVC和PC)共混制备了一系列纳米复合材料(0～5%(质量分数)SiO2),并吹塑成薄膜。采用红外光谱(IR)、差示扫描量热仪(DSC)及扫描电镜(SEM)对纳米SiO2和复合材料的结构进行了表征,并对复合材料的力学性能、阻隔性能等进行了表征。结果表明,纳米SiO2与偶联剂均形成化学键合,改性后的纳米SiO2在各聚合物中分散较好,且在聚合物中起到异相成核的作用。在相同纳米SiO2含量下,SiO2对结晶性能不同的聚合物的结晶改善情况有差异,且纳米SiO2的异相成核作用在结晶性聚合物中更为明显,能使复合材料的结晶更为完善,结晶性能的改变与复合材料的阻隔性能能够形成一定关系。     

静电纺丝技术制备TiO2/SiO2复合中空纳米纤维与表征

用静电纺丝技术成功制备出复合中空 TiO 2/ SiO 2纳米纤维。用动态热分析仪、 红外光谱仪、X射线衍射仪、 扫描电镜、 透射电镜和 X射线能谱仪等分析技术对样品进行了表征。分析结果表明 , 得到的产物为复合中空TiO 2/ SiO 2纳米纤维 , 以非晶 SiO 2为外壳 , 内壁由粒径为 50 nm的晶态 TiO 2粒子组成 , 复合中空纳米纤维平均直径 2μm , 长度 > 100μm。讨论了复合中空纳米纤维的形成机制 , 复合纤维在烧结过程中 , 芯层 TiO 2纳米粒子向外表面扩散 , 与壳层 SiO 2粒子形成新化学键 , 得到复合中空纳米纤维。     

聚烯烃/纳米SiO2复合材料研究进展

论述了纳米SiO2的表面处理方法、复合材料的制备技术及其力学和光学性能。表明纳米SiO2分散于聚烯烃(PP、HDPE)中,可以提高基体的韧性、强度和模量。以纳米SiO2作为填料的聚乙烯棚膜,呈现优良的红外线吸收性能和可见光透过性能。为此,纳米SiO2可作为一种聚乙烯农膜的新型保温剂。     

ATRP法在纳米SiO_2表面接枝PBA及其对PVC的改性

采用原子转移自由基聚合法(ATRP)在纳米二氧化硅(SiO2)粒子表面接枝聚丙烯酸丁酯(PBA),并以此对聚氯乙烯(PVC)进行改性。红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)及力学性能等测试结果表明,所制备的SiO2-g-PBA纳米复合粒子在PVC中分散均匀,使PVC/SiO2-g-PBA复合材料的缺口冲击强度及拉伸强度均明显高于PVC及PVC/SiO2复合材料。当SiO2-g-PBA纳米复合粒子的质量分数为5%时,PVC/SiO2-g-PBA复合材料的冲击强度达到9.5kJ/m2,较纯PVC提高了280%,同时拉伸强度也有一定的提高,达到了65.3MPa。     

纳米SiO2表面接枝聚合改性及其聚丙烯基复合材料的力学性能

分别用苯乙烯和丙烯酸乙酯对纳米SiO₂进行辐照接枝聚合改性,通过两步熔融共混工艺与聚丙烯(PP)共混制备了SiO₂/PP复合材料。研究了SiO₂添加量和表面接枝不同聚合物的SiO₂对复合材料力学性能的影响。结果表明,接枝改性的SiO₂对PP有较好的增强增韧效果;拉伸断面观察显示复合材料韧性的提高主要由基体剪切屈服所致。对断面上个别较大团聚体分析发现,经辐照接枝聚合改性的纳米粒子团聚体的结构变得更加紧凑、结实,且随粒子表面聚合物的性质不同,团聚体与基体树脂的界面粘结也随之不同,导致其拉伸破坏形状有所差异,但与基体树脂的界面粘结都得到较好的改善。     

聚乙烯醇缩丁醛/SiO2纳米复合材料的研究

采用共混法在聚乙烯醇缩丁醛材料中引入纳米SiO₂粒子制备了均匀的PVB/SiO₂复合材料。以UV-VIS,FT-IR,XRD,SEM等现代测试手段表征了材料的微观形貌、结构和光学性能。结果表明:由于纳米SiO₂粒子的引入,使PVB/SiO₂复合材料具有良好的紫外线屏蔽性能。同时,材料的韧性得到明显提高,其断裂伸长率为纯PVB材料的8倍。该材料的制备方法简便易行,具有一定的工业应用前景。     

纳米TiO2/SiO2复合催化剂的制备与表征

以钛酸四丁酯、正硅酸乙酯作为前驱体,冰醋酸作为水解抑制剂,用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2/SiO2复合物.讨论了加水量、稳定剂、催化剂、乙醇用量、反应温度等工艺因素对制备过程的影响.用X射线衍射、红外光谱、比表面积仪等测试手段对纳米TiO2/SiO2复合粒子进行了表征.结果表明,用溶胶-凝胶法制备TiO2/SO2复合光催化粒子,整个反应采用滴加方式;各反应组分用量为n(TEOS+TBOT) :n(EtOH) :n(HCl) :n(H2O)=1 :16 :0.06 :4,n(TBOT) :n(HAc)=1 :0.6;反应温度为室温.制备得到的纳米TiO2/SiO2复合粒子主要以锐钛矿型存在;SiO进入TiO2晶体结构中,两者以化学键相结合;TiO2/SiO2复合粒子的比表面积要比纯TiO2粒子的比表面积大得多,当xTi :xsi=3时,TiO2/SiO2复合粒子比表面积达389.11 m2/g.     

ATRP法在纳米TiO_2表面接枝PS及其对SBS的改性

通过溶胶-凝胶法制备金红石型纳米二氧化钛(TiO_2),再利用原子转移自由基聚合(ATRP)法在纳米TiO_2表面接枝聚苯乙烯(PS),并以此对苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)进行改性。红外光谱、X射线光电子能谱及透射电镜测试结果表明,PS大分子链成功地接枝到纳米TiO_2粒子表面。力学性能、动态力学分析及热重分析测试结果显示,SBS/TiO_2-g-PS复合材料的力学性能与热稳定性均明显优于纯SBS及SBS/TiO_2复合材料。经紫外光老化后,SBS/TiO_2-g-PS复合材料的力学性能保持率最高。     

三种形貌纳米SiO_2的调控合成及其原位增强亲水性聚氨酯注浆复合材料

以硅酸钠为硅源,通过对硅酸钠水解形成纳米SiO_2(nano SiO_2)的过程进行调控,得到含无定形nano SiO_2(nano A-SiO_2)、球状nano SiO_2(nano S-SiO_2)和层状六角形nano SiO_2(nano LH-SiO_2)的水溶胶。以异氰酸酯和高亲水性聚醚多元醇为原料,合成亲水性聚氨酯(HPU)预聚体,并实现其与硅溶胶的原位反应,制备nano SiO_2/HPU注浆复合材料。通过ATR-FTIR、TEM、SEM及力学性能测试,对nano SiO_2/HPU的结构和性能进行表征与测试。结果表明,成功实现了聚乙二醇(PEG)对硅酸钠水解生成nano SiO_2过程的调控,并且不同形态结构的nano SiO_2粒子对nano SiO_2/HPU注浆复合材料的力学性能影响不同。其中,nano S-SiO_2/HPU具有更高的压缩强度,nano LH-SiO_2/HPU具有更强的韧性。     

SiO2不同的掺杂方式对聚氨酯树脂材料性能的影响

采用溶胶凝胶法制备纳米SiO2颗粒,然后在聚氨酯弹性体/SiO2复合材料的不同制备方法方面进行了尝试,并针对SiO2不同的掺杂方式对聚氨酯树脂材料性能的影响进行了研究,为聚氨酯弹性体性能的优化提供了一条最佳的思路和方法.利用红外分光光度计(IR)、万能电子试验机、动态力学分析仪(DMA)、量热示差扫描仪(DSC)、紫外/可见/近红外分光光度计(UV/VIS/VIR)分别表征了纳米复合树脂材料的结构、力学性能、热稳定性、展色性和干爽性.     

深度混炼对纳米SiO2/低密度聚乙烯复合材料分散性与直流电性能影响

利用同向平行双螺杆挤出机对纳米SiO₂/低密度聚乙烯（LDPE）复合材料进行深度混炼,采用SEM、直流击穿强度试验及变温空间电荷试验研究了该工艺对纳米SiO₂/LDPE复合体系中纳米SiO₂颗粒分散性、直流击穿强度和空间电荷特性的影响,综合评估了纳米SiO₂颗粒分散性改善和纳米SiO₂/LDPE复合材料熔融状态下机械剪切降解对电性能的影响。结果表明,随着混炼次数的增加,纳米SiO₂颗粒在LDPE中分散的更加均匀;深度混炼与单次混炼相比,SiO₂/低密度聚乙烯复合材料直流击穿强度上升,室温下达到433.1 kV/mm;随着混炼次数的增加,SiO₂/低密度聚乙烯复合材料低温时抑制空间电荷能力变强,但60℃以上高温时抑制能力变差。混炼次数的增加改善了纳米SiO₂颗粒的分散性,使其与LDPE基体的界面增多,同时,纳米SiO₂颗粒还使SiO₂/低密度聚乙烯复合材料的片晶厚度增大,结晶度升高,界面区和力学性能都随着分散性改善而增加和增强,两者共同促进了SiO₂/低密度聚乙烯复合材料电学性能的改善。但是由于深度混炼引发了材料降解,结构缺陷的增多影响了纳米SiO₂/LDPE复合材料高温区的空间电荷抑制性能。     

n-HA/PA46复合材料的制备与表征

用溶液共溶沉淀法制备出纳米羟基磷灰石（n-HA）/聚酰胺46（PA46）复合材料。采用扫描电子显微镜（SEM）、燃烧试验、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）及X射线光电子能谱仪（XPS）对复合材料的组成和界面进行了测试和表征,并对复合材料的力学性能进行了初步研究。结果表明,溶液共溶沉淀法可使n-HA颗粒均匀分散在PA46基体中,复合材料具有良好的均一性;在复合材料中n-HA与PA46界面间存在氢键,有较稳定的界面结合;复合材料有良好的力学强度,其抗拉、抗压和抗弯强度分别为67、202和146MPa,高于n-HA/聚酰胺66（PA66）复合材料。初步实验结果表明n-HA/PA46复合材料在骨组织支撑、修复和重建等承重骨部位修复方面有潜在用途。     

纳米Sb2O3增强聚丙烯基复合材料力学性能

通过球磨分散法和熔融共混法制得纳米Sb₂O₃/溴化环氧树脂-聚丙烯（BEO-PP）阻燃复合材料试样。采用XRD、DSC、拉伸和冲击性能测试,研究了纳米Sb₂O₃/BEO-PP阻燃复合材料的力学性能及其增强机制。研究结果表明：采用球磨法改性后的纳米Sb₂O₃颗粒在PP基体中的分散性和黏结性能得到明显改善;纳米Sb₂O₃颗粒的加入可改善PP基复合材料的强韧性;随着纳米Sb₂O₃质量分数的升高,纳米Sb₂O₃/BEO-PP复合材料的力学性能呈现出先升后降的趋势,PP基体的结晶度逐渐增高;当纳米Sb₂O₃颗粒添加量为2wt%时,纳米Sb₂O₃/BEO-PP复合材料表现出优异的综合性能。     

Reinforcement in Al Matrix Composites: A Review of Strengthening Behavior of Nano‐Sized Particles

Aluminum matrix composites (AMCs) reinforced with the nano‐sized particles are very important materials for the applications in industrial fields. These aluminum matrix composites consist of an aluminum matrix and nano‐sized particles, which own very different physical and mechanical properties from those of the matrix. Nano‐sized particles show a more obvious strengthening effect on the matrix than the micro‐sized particles do, because of the high specific surface area which is positive for the pinning effect during the deformation process. Thus, the nano‐sized particle‐reinforced AMCs usually exhibit a good ductility. The main issues of the fabrication methods are the low wettability between the nano‐sized particles and the molten aluminum alloys, which is fatal to the conventional casting methods, and the agglomeration of nano‐sized particles which happened easier than the larger particles. Several alternative processes have been presented in literature for the production of the nano‐sized particle‐reinforced aluminum composites. This paper is aimed at reviewing the feasible manufacturing techniques used for the fabrication of nano‐sized particle‐reinforced aluminum composites. More importantly, the strengthening mechanisms and models which are responsible for the improvement of mechanical properties of the nano‐sized particle‐reinforced aluminum composites have been reviewed.

     

HA改性短切碳纤维/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的方法,制备了纳米羟基磷灰石(HA)-短切碳纤维（C_f）/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)生物复合材料, 研究了HA对HA-C_f/PMMA复合材料的力学性能和微观结构的影响. 采用万能材料试验机测试了HA-C_f/PMMA复合材料的力学性能,用X射线衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）和红外吸收光谱仪(FT-IR)分析测试手段对材料的组成结构及断面的微观形貌等进行了测试和表征. 结果表明,采用卵磷脂改性后的HA纳米片与PMMA基体的界面结合性能得到了有效改善,显著提高了复合材料的力学性能;随着HA含量的增加,HA-C_f/PMMA复合材料的弯曲强度、拉伸强度、压缩强度、弯曲模量和拉伸模量均呈先增大后减小的趋势. 当HA含量在8wt%时,复合材料的力学性能最佳.     

2D C/C复合材料微观结构与力学性能的研究

采用等温化学气相渗透方法,通过调整沉积工艺,制备了具有不同微观组织结构的2D C/C复合材料.利用偏光显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)结合选区电子衍射(SAED),研究了热解炭基体微观组织结构,借助万能试验机测试了材料的三点弯曲性能.结果表明:层状高织构(HT)热解炭基体占优时C/C复合材料表现为假塑性断裂;扁平片状中织构(MT)热解炭与颗粒状各向同性层热解炭(ISO)有利于提高材料的弯曲强度;HT基体与炭纤维界面结合良好,界面处不存在非HT织构,但取向角(OA)略有增大.