高密度聚乙烯/木粉复合材料的热氧老化(Ⅰ)——增容剂及抗氧剂对复合材料耐热氧老化的效果对比

采用高密度聚乙烯、木粉为原料,采用模压工艺制备木塑复合材料,通过力学性能及热性能的研究,对比分析了界面增容剂马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)及不同抗氧剂对木塑复合材料耐热氧老化性能的影响.结果表明,未老化前,使用25%的MAPE可使木塑复合材料的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度分别提高68.65%、29.60%和67.53%,所用的3种抗氧剂同样都可提高复合材料的弯曲强度及冲击强度,但均将降低复合材料的拉伸强度.热氧老化600h后,MAPE改性的木塑复合材料具有最高的强度值,耐老化效果优于使用抗氧剂的木塑复合材料,更明显优于未改性的木塑复合材料.使用MAPE及抗氧剂均可提高老化后复合材料的热稳定性,但MAPE增容将提高木塑复合材料的起始熔融温度,而抗氧剂却将降低复合材料的起始熔融温度.     

热氧老化对木橡塑三元复合材料力学性能及耐热性能的影响

合理利用废旧橡塑,可以避免其环境污染,同时也可改良复合材料性能.本研究采用再生高密度聚乙烯(PE-HD)、沙柳木粉和废旧轮胎粉等原材料,通过模压成型制备木橡塑三元复合材料(WRPC).探究不同热氧老化时间作用下WRPC力学性能及耐热性能的变化规律,采用FTIR和SEM分析其老化机理和表面形貌.研究结果表明:热氧老化降低了WRPC的力学性能,老化100 h后,静曲强度、弹性模量、拉伸强度和冲击强度保持率分别为93.40％,84.74％,79.75％和82.63％;储能模量和损耗模量保持率分别为84.34％和89.18％,材料刚性和阻尼性能降低;维卡软化温度和热变形温度先上升后下降,材料抵抗外力变形的能力减弱.FTIR和SEM分析可知,老化过程中WRPC发生了氧化反应,羰基指数先上升后下降,WRPC表面出现了裂纹和孔洞.     

EPDM/POSS复合材料的阻燃性能

以自行合成的无机-有机杂化材料——笼形八苯基硅倍半氧烷(OPS)与三元乙丙橡胶(EPDM)、硫化剂制成新型复合材料,测定了材料的力学性能和氧指数(LOI)、UL-94阻燃性能,并利用热重分析仪考察了材料的热稳定性,利用锥型量热仪测试了材料的热释放速率等多种燃烧参数。结果表明,OPS复合的EPDM与纯EPDM相比,氧指数有所提高,释热速率降低,热稳定性提高,力学性能得到明显的改善。20份OPS的加入可以使拉伸强度增加一倍,初始热分解温度提高19℃,氧指数提高18.5%,热释放速率降低18.3%。     

活性硅酸钙填充三元乙丙橡胶复合材料性能的研究

研究了粉煤灰提取氢氧化铝工艺中的脱硅产物—硅酸钙的性质,并将其改性填充三元乙丙橡胶。考察了改性剂种类、改性方法、改性剂添加量对复合材料硫化性能、力学性能的影响。研究表明:硅酸钙粉体为具有短程有序而长程无序的凝胶状物质,由厚度约为50nm、宽度约为500nm的一次片状粒子呈银耳状簇聚而成,孔隙极为发育,比表面积大,表面富含硅羟基;填充橡胶具有明显的促进前期硫化的效应;使用4%S基硅烷改性时力学性能最佳,撕裂强度达到31.86N/mm,拉伸强度达到7.21MPa。     

热氧老化对三向正交碳/玻璃纤维/双马复合材料力学性能的影响

采用三点弯曲和层间剪切测试法研究热氧老化对三向正交碳/玻璃纤维/双马复合材料(三向正交复合材料)和对应的层合碳/玻璃纤维/双马复合材料(层合复合材料)力学性能的影响.分析复合材料的失重行为以及不同老化时间下的红外光谱、宏观和微观形貌、弯曲性能和层间剪切性能.结果表明:热氧老化导致的大量树脂分解在复合材料表面及内部产生大量裂纹,界面性能不断下降,最终导致复合材料整体力学性能的下降,但三向正交复合材料的性能保留率始终高于层合复合材料.这是因为,三向正交复合材料有Z向纱存在,裂纹沿着层间传播时会受到Z向纱的阻挡,因此能在树脂和界面性能严重退化的情况下使所有纤维成为一个整体来抵抗外力.此外,采用"改进型随机过程模型"对200℃下老化180天的三向正交复合材料的弯曲强度数据进行预测,预测误差小于10％,说明该模型具有较高的可靠性.     

热氧老化对碳纤维双马树脂基复合材料性能的影响

采用三点弯曲测试方法,研究热氧老化对碳纤维双马树脂基复合材料弯曲性能的影响,分析复合材料的失重行为以及不同老化时间下的弯曲性能、断口形貌、动态力学性能和红外谱图。结果表明:随着老化时间的增加,老化温度为100℃时的质量损失率逐渐趋于平稳,180℃时的质量损失率逐渐增加。老化温度为100℃时,只是物理老化,没有新物质的生成;而老化温度为180℃时,发生了化学老化,产生了热老化效应和氧化反应,引起了基体性能和界面性能的退化。热氧老化对复合材料弯曲强度的影响要大于对弯曲模量的影响。     

EPDM/PS交替多层复合材料的力学性能分析

用自行设计的微纳多层共挤出体系制备了三元乙丙橡胶/聚苯乙烯(EPDM/PS)交替多层复合材料。偏光显微镜和扫描电镜分析表明, 所制备的复合材料具有规则层状交替结构。与同组分的一般共混样品相比, 64层EPDM/PS交替复合材料表现出不同的拉伸断裂行为: 初期的PS断裂行为和后期的EPDM拉伸行为。EPDM和PS层保持了较好的连续性, 且EPDM层阻止了PS层裂纹向相邻PS层的发展, 使64层样品与同组分的一般共混样品相比具有较高的拉伸强度和杨氏模量。讨论了在PS相中加入相容剂苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)对64层EPDM/PS交替复合材料力学性能的影响, 发现SEBS的加入提高了PS相的韧性, 并且改善了EPDM层与PS层界面的相互作用。      

竹纤维组合形态对竹纤维/聚丙烯复合材料性能的影响

以聚丙烯（PP）为基体,单根竹纤维（SBF）和竹纤维束（BFS）两种形态竹纤维为增强体,采用无纺气流铺装-模压工艺制备了SBF-BFS/PP复合材料。通过力学试验机、SEM、TGA、DSC等对SBF-BFS/PP复合材料的力学性能、微观形貌、热性能等进行表征,研究竹纤维形态配比变化对SBF-BFS/PP复合材料综合性能的影响。结果表明,在纤维总含量不变情况下,SBF在两种形态竹纤维中的含量逐步增加时,SBF-BFS/PP复合材料冲击强度和弹性模量逐步增加; SBF在两种形态竹纤维中质量分数为90wt%时,SBF-BFS/PP复合材料冲击强度和弹性模量比SBF质量分数为10wt%时分别提高了26.46%和38.39%; SEM结果表明,竹纤维与PP基体存在较差界面相容性,竹纤维出现断裂和拔出等现象;热失重结果表明,随着SBF含量的增加,SBF-BFS/PP复合材料的耐热性能并没有明显变化。此外,对SBF-BFS/PP复合材料的耐水性能测试结果表明,由于SBF比表面积大,随SBF含量的增加,SBF-BFS/PP复合材料中易吸水组分增加,从而导致其耐水性能下降。      

硅烷偶联剂对EPDM/MVQ共混胶性能的影响

三元乙丙橡胶(EPDM)为非极性高分子材料,硅橡胶(MVQ)为半无机高分子材料。要获得性能优异的EPDM/MVQ共混胶,提高EPDM和MVQ的相容性是关键。研究了不同种类硅烷偶联剂作为相容剂对EPDM/MVQ共混胶性能的影响,并对偶联剂的并用进行了研究。实验结果表明:加入硅烷偶联剂Si-69或KH-550均能使EPDM/MVQ共混胶的力学性能得到改善;适量的硅烷偶联剂A-172与炭黑反应,使得炭黑成为体系的交联点,因此炭黑在共混体系中分散更均匀,从而使EPDM/MVQ共混胶达到较好的力学性能。     

硅烷偶联剂对EPDM／MVQ共混胶性能的影响

三元乙丙橡胶（EPDM）为非极性高分子材料,硅橡胶（MVQ）为半无机高分子材料。要获得性能优异的EPDM／MVQ共混胶,提高EPDM和MVQ的相容性是关键。研究了不同种类硅烷偶联剂作为相容荆对EPDM／MVQ共混胶性能的影响,并对偶联剂的并用进行了研究。实验结果表明：加入硅烷偶联荆Si-69或KH-550均能使EPDM...     

添加剂及其含量对交联聚乙烯高压电缆绝缘材料性能影响

为优化高压电缆交联聚乙烯（XLPE）绝缘材料配方,采用凝胶萃取、热延伸、转矩流变仪和失重法研究材料交联特性,采用红外光谱表征XLPE热氧老化特性,并测试了XLPE的力学性能和电学性能。结果表明,随交联剂过氧化二异丙苯（DCP）含量增大,XLPE凝胶含量及交联速率增大、力学性能变化较小、交流击穿强度的温度敏感性降低。优先考虑交联特性,确定DCP含量为1.8 phr。随抗氧剂含量增加,XLPE交联度降低、热延伸率稍有提高。相比单独使用0.3 phr抗氧剂300的XLPE,抗氧剂1010和1035各以0.15 phr复配使用可发生协同作用,从而更显著地抑制XLPE中羰基的形成和热氧老化,还可以在不降低交联度的前提下,改善XLPE抗焦烧性,避免预交联对XLPE性能的影响,且该材料具有更优的击穿强度温度特性和更低的介电损耗。     

咪唑基离子液体修饰蒙脱土/聚丙烯复合材料的耐热老化性能

研究了1-十八烷基-3-甲基氯化咪唑修饰的蒙脱土/聚丙烯复合材料耐热老化性能。结果表明,热老化前改性蒙脱土/聚丙烯复合材料的拉伸性能、弯曲性能与聚丙烯相比均有所改善,分别提高了7.3%和17.5%,冲击性能提高达54%。经以5d为一老化周期的热老化,研究了4个老化周期中改性蒙脱土/聚丙烯复合材料的力学性能保持率,质量变化率,以及颜色变化的情况。研究发现,在热老化过程中,复合材料的力学性能有很高的保持率,部分性能甚至得到改善,复合材料的质量变化很小,颜色无明显加深,说明该离子液体修饰的蒙脱土/聚丙烯纳米复合材料不仅有很好的力学性能,而且耐热老化性能优越。     

多壁碳纳米管对无石棉垫片力学性能和耐老化性能的影响

为了研究热氧老化条件下多壁碳纳米管(MWCNTs)对无石棉垫片性能的影响,以加入不同种类和不同添加量MWCNTs制备的无石棉垫片为研究对象,测试了老化前后无石棉垫片的压缩率、拉伸强度和老化系数。结果表明：老化试验后,无石棉垫片压缩率降低、拉伸强度提高;未添加MWCNTs的原始垫片压缩率和拉伸强度变化最大,压缩率下降6.06%,拉伸强度提高5.02MPa;添加MWCNTs的垫片压缩率和拉伸强度相对差均小于原始垫片的相对差;不同种类MWCNTs对垫片老化后的性能影响不同;添加羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs-OH)的垫片老化前后性能变化最小;添加质量分数1.2%MWCNTs-OH的垫片老化前后性能变化最小,垫片的耐老化性提升最明显。     

聚乙烯醇交联改性对天然纤维增强聚丙烯复合材料性能的影响

采用聚乙烯醇(PVA)交联对洋麻(KF)增强聚丙烯(PP)、棕榈(PF)增强聚丙烯(PP)复合材料进行改性,通过模压成型工艺制备KF/PP和PF/PP复合材料。研究不同交联方法对复合材料的结构和性能的影响,采用SEM、DMA等技术研究了改性对复合材料的界面结合及力学性能影响。结果表明:PVA协同偶联剂交联改性对天然纤维/PP复合材料的综合改性效果最好,当用5%PVA+3%偶联剂对KF/PP改性时,KF/PP复合材料的弯曲强度提升25.2%,弯曲模量提升35.49%,剪切强度提升28%,分别达到了50.90 MPa、5.76 GPa、5.4MPa。当用5%PVA+2%偶联剂对PF/PP改性时,PF/PP复合材料的弯曲强度提升31.46%,弯曲模量提升27.07%,剪切强度提升21.75%,分别达到44.33MPa、2.32GPa、5.18MPa。改性后KF/PP、PF/PP复合材料的含水率分别下降了46.89%、10.63%,吸水率分别下降了8.57%、6.12%。KF/PP改性后储能模量提高20.93%,PF/PP改性后Tg值由90.1℃上升到113.8℃。SEM表明:PVA协同偶联剂交联改性有效改善了纤维与PP间的粘结,纤维与PP间的界面结合得到改善。     

抗氧化剂对硫酸钙晶须/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

高密度聚乙烯（HDPE）存在耐热老化性、耐候性不足和易变性等缺陷,为此通过共混挤出制备了偶联剂改性硫酸钙晶须（CSW）/HDPE复合材料,并添加抗氧化剂1010作用于力学性能较优异的复合体系。通过扫描电镜观察到添加1010可减少复合体系的表面裂纹;力学性能测试表明,抗氧化剂1010对复合体系的力学性能具有抗老化效果,氧化时间为40 d时,抗老化效果更佳,保有率差最高为6.41%;通过热失重分析和差示扫描量热分析研究复合体系的热性能和结晶性能,证实抗氧剂1010可有效抑制热氧老化对偶联剂改性CSW/HDPE复合材料的损耗程度,阻止复合体系前期的热降解,使热性能更稳定,并提高了复合体系的结晶度。     

热氧老化对三维编织碳纤维-玻璃纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料力学性能的影响

研究了三维编织碳纤维-玻璃纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料和层合碳纤维-玻璃纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料在200℃和250℃分别老化10、30、90、120和180天后的弯曲和剪切性能的变化。结果显示热氧环境下,纤维/双马来酰亚胺树脂基体界面性能随着老化时间的延长而显著下降,且编织复合材料老化后的弯曲和剪切性能保留率大于层合复合材料。这是由于编织复合材料中沿厚度方向的Z向纱将所有纱线捆绑为一个整体结构抵抗外力,且在热氧老化造成复合材料之间产生裂纹时,Z向纱的存在可以阻挡裂纹的扩展,减缓材料的老化速率。这说明与层合复合材料相比,编织复合材料的整体结构能够起到补偿由热氧老化导致的力学性能下降的作用。      

高密度聚乙烯/木粉复合材料的热氧老化(Ⅱ)——热氧老化对木塑复合材料力学性能的影响

以高密度聚乙烯和木粉为原料、马来酸酐接枝聚乙烯为界面增溶剂,采用热压成型的方法制备了木塑复合材料.通过添加不同抗氧刺及调节抗氧剂比例来对比分析各种抗氧剂对木塑复合材料耐老化性能的效果.结果表明,使用抗氧剂可有效改善木塑复合材料的热氧老化性能,其中使用1.5%～2.0%(质量分数)β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(1076)的效果最好.     

剪切和拉伸流场对动态硫化EPDM/PP的力学性能与结晶结构的影响

利用以拉伸流场为主的叶片挤出机(VE)和以剪切流场为主的双螺杆挤出机(TSE)分别制备了不同组分比的动态硫化三元乙丙橡胶/聚丙烯(EPDM/PP)热塑性弹性体。通过对2种流场作用下共混物的力学性能、结晶熔融行为以及晶体形貌和晶体结构的对比分析,研究了拉伸流场对动态硫化EPDM/PP结构与性能的影响。结果表明,与双螺杆挤出机相比,由于拉伸流场更好的分散混合效果,EPDM/PP热塑性弹性体中的PP相能在较低温度结晶,共混物中PP相的晶体尺寸更小,分布更均匀,EPDM相与PP相界面结合更好,共混物的力学性能得到了显著提高;拉伸流场对EPDM/PP热塑性弹性体中PP相的晶格结构无影响,但对PP的结晶度影响较大。     

抗氧剂/光稳定剂对3D打印光致变色木塑复合材料性能的影响

功能性光致变色木塑复合材料(PWPC)使用寿命通常较短,因此本研究将抗氧剂1010和光稳定剂770引入到PWPC中,以改善复合材料的力学和耐光疲劳等性能.采用熔融共混法制得杨木粉/聚乳酸(WF/PLA)基光致变色复合材料,通过熔融沉积技术(FDM)打印成型,对制备的WF/PLA复合材料力学、界面相容性、热稳定性和耐光疲...     

湿热老化对玻璃纤维/环氧树脂复合材料性能的影响

为研究玻璃纤维(GF)/环氧树脂复合材料湿热老化机制, 首先, 利用称重法、动态热机械分析仪(DMA)、SEM和矢量网络介电分析仪研究了湿热老化对GF/环氧树脂608(EP608)复合材料性能的影响;然后, 分析了复合材料的吸湿率、力学性能、介电性能与老化时间的关系, 并对其老化机制进行了探讨。结果表明:随老化时间延长, GF/EP608复合材料的力学性能和介电性能均有不同程度的下降;湿热老化对GF/EP608复合材料吸湿率的影响符合Fickian扩散定律;树脂基体的塑化、水解和基体-纤维界面的破坏是造成GF/EP608复合材料力学性能和介电性能下降的主要因素。所得结论可为GF增强环氧树脂基复合材料的应用提供科学依据。