PP/甘蔗皮纤维复合材料的拉伸性能

采用热压工艺制造聚丙烯(PP)/甘蔗皮纤维复合材料,并研究其拉伸性能。研究热压温度为175℃、压力为2 MPa、时间15 min工艺条件下纤维粒径大小和质量分数对复合材料拉伸强度和拉伸弹性模量的影响。结果表明:在甘蔗皮纤维质量分数为40%条件下,复合材料拉伸性能随着粒径减小呈现先增加后减少的趋势,当纤维粒径为40~60目(0.45~0.3 mm)时材料拉伸强度最大,为8.58 MPa,此时弹性模量为2.44 GPa;在相同纤维粒径40~60目条件下,纤维质量分数为40%时PP复合材料拉伸强度最大,纤维质量分数为50%时PP复合材料拉伸弹性模量最大,达到2.65 GPa。根据实验结果,甘蔗皮纤维增强PP复合材料在纤维粒径为40~60目、质量分数在40%时综合拉伸性能最佳。     

环氧树脂/碳纳米管复合材料的性能研究

采用溶液混合法制备了环氧树脂/碳纳米管复合材料,探讨了碳纳米管的含量对复合材料拉伸和导电性能的影响。结果表明:随着碳纳米管含量的增加,复合材料的拉伸强度、杨氏模量和断裂伸长率均先提高后降低;当其质量分数为0.6%时,复合材料拉伸性能达到最优值且比纯环氧树脂分别提高了82.5%,40.2%和43.8%。复合材料的电导率呈现典型的渗阈行为,当碳纳米管的质量分数为1.8%时,复合材料电导率为1.31×10-5S/m,达到了半导体级别。     

无水硫酸钙晶须对PP复合材料的熔融结晶和力学性能的影响

制备了无水硫酸钙晶须(ACSW)填充聚丙烯(PP)复合材料,通过差示扫描量热仪、X射线衍射仪、偏光显微镜、力学性能测试等手段研究了ACSW对PP复合材料的熔融结晶和力学性能的影响。结果表明,ACSW的加入会细化聚丙烯的晶粒,质量分数低于20%的ACSW提高了PP的结晶温度、熔融温度和结晶速率,降低复合材料的拉伸强度;质量分数大于20%的ACSW能提高PP复合材料β晶成核效率和PP的结晶速率,降低复合材料的拉伸强度。当ACSW质量分数为25%时,复合材料的缺口冲击强度较纯PP增加了66%。随着ACSW的含量的增加,复合材料的弯曲强度先增加后降低,并在ACSW质量分数为10%时达到了最大值。     

拉伸力场对聚丙烯/石墨烯微片纳米复合材料形态和性能的影响

设计了2种挤出机头以产生不同加工力场,研究了聚丙烯（PP）/石墨烯微片（GNPs）纳米复合材料的微观形态、导电及导热性能,分析GNPs在PP基体中的分布形态对复合材料的性能影响。结果表明,收敛流道产生的拉伸力场对GNPs有剥离分散作用,减少GNPs团聚;加入静态混合器后产生的混沌混炼力场能进一步提高GNPs在PP中的分散均匀性,有利于构建导电导热网络,从而提高复合材料的导电导热性能;当GNPs含量为6 %(质量分数,下同)时,相比于无静态混合器的拉伸机头,在带静态混合器的拉伸机头挤出下,电导率增大了5个数量级,热导率提高了24.1 %。     

聚丙烯/木粉复合材料的制备及其力学性能的研究

以聚丙烯为基体,木粉为填料,采用机械共混、二次挤出共混和注塑成型方法制备不同木粉含量的PP/木粉复合材料,并且测定了PP/木粉复合材料的力学性能。实验结果表明:随着木粉用量的增加,复合材料拉伸强度逐渐增大;木粉用量为60%时,复合材料拉伸强度达到最大值36.04 MPa;木粉用量为80%时,复合材料拉伸强度降低到34.60 MPa。木粉的含量由20%增加到80%,复合材料弹性模量由579.12 MPa增加到869.80MPa,断裂伸长率从18.92%降低到7.39%,冲击强度由9.33 kJ/m2降低到7.76 kJ/m2。这是因为PP/木粉复合材料体系中随着木粉含量的增加,木粉起到了应力集中的作用,使材料变脆,冲击强度降低。     

短玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的制备及其力学性能的研究

采用双螺杆挤出机通过熔融共混的工艺路线制得短玻璃纤维增强聚丙烯(PP)复合材料,通过激光粒度分布仪对复合体系中的玻璃纤维的长度进行了测试,同时对复合材料的主要力学性能进行了表征。结果表明:随着短玻璃纤维含量的增加,复合材料中短玻璃纤维的长度平均径有所减小;随着短玻璃纤维含量的增大,复合材料的拉伸强度、冲击强度都大幅度增加,硬度有所增加;当短玻璃纤维质量分数为40%时,短玻璃纤维增强PP复合材料拉伸强度为64.39 MPa,与纯PP相比提高了74%,冲击强度为5.8 kJ/m~2,与纯PP相比提高了174%,硬度为85,与纯PP相比提高了11%。     

PP/多层石墨烯纳米复合材料性能研究

利用双螺杆挤出机制备了聚丙烯/多层石墨烯(GNPs)纳米复合材料并研究了其性能。结果表明,GNPs具有明显的异相成核作用,使PP的结晶过程可在较高温度下进行。GNPs对PP具有增强增韧作用,在GNPs质量分数为1.5%时,拉伸强度增加了15%,弹性模量增加了33%。GNPs能有效地提高聚丙烯的耐热性能,在GNPs质量分数为2%时,维卡软化点提高了10℃以上。     

PP/MWNTs复合材料的动态力学性能及热稳定性研究

采用熔融共混法制备了不同质量分数的聚丙烯/多壁碳纳米管(PP/MWNTs)复合材料,研究了MWNTs的含量对复合材料的拉伸、冲击等力学性能及动态力学性能的影响,并利用热重法研究了复合材料的热稳定性,采用Kissinger法计算了复合材料的热降解动力学参数。结果显示:MWNTs的质量分数为1.5%时,复合材料的拉伸强度较纯PP提高了13.6%,冲击强度提高了56.1%;MWNTs含量为2%时,复合材料的储能模量达到最大,含量为1.5%时损耗模量达到最大,随着MWNTs含量的增加,内耗峰强度呈先增大后减小的趋势,在含量为1.5%时达到最大值;TG和DTG曲线表明,MWNTs的含量为1.5%时,起始降解温度较纯PP提高最多,且活化能最大,说明显著提高了复合材料的热稳定性。     

玻璃纤维增强尼龙66复合材料的结构与性能

使用双螺杆挤出机,采用共混改性方法制备玻璃纤维(GF)增强尼龙66(PA 66)复合材料(GF-PA 66),并对其结构、热性能和力学性能进行了表征。结果表明:制备的GF质量分数分别为20%,25%,30%的GF-PA 66复合材料的密度均低于1.4 g/cm~3,GF在GF-PA 66复合材料体系中呈现纤维交错复杂的网络结构;GF-PA 66复合材料的起始热降解温度均在320℃以上,具有较好的耐热性;随着GF含量的增加,GF-PA 66复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量升高,当GF质量分数达到30%时,复合材料的拉伸强度为147.4 MPa,比纯PA 66提高了75%,弯曲强度达到202 MPa,比纯PA 66提高了112%,弯曲模量达到7 783.3 MPa,比纯PA 66提高了175%;随着GF含量的增加,GF-PA 66复合材料的悬臂梁冲击强度先降低后升高,当GF质量分数为30%时,复合材料的悬臂梁冲击强度高于纯PA 66。     

玻纤含量对长纤维增强聚丙烯性能的影响

通过熔融浸渍工艺制备了长玻纤增强聚丙烯复合材料(LFT–PP),利用力学性能测试、差示扫描量热分析、热重分析、扫描电子显微镜(SEM)观察等方法研究了玻纤含量对LFT–PP性能的影响。结果表明,当玻纤质量分数为50%时,复合材料力学性能最佳,其拉伸强度达到158.7 MPa,为纯PP的5.7倍;缺口冲击强度为52.6 kJ/m2,是纯PP的10.7倍。从SEM照片可以看出,玻纤与PP树脂有很好的相容性,使得复合材料具有极佳的力学性能。     

改性石墨烯/丁腈橡胶纳米复合材料的制备及性能研究

通过简单的回流氧化石墨烯(GO)和二乙基甲苯二胺(E-100)成功实现氧化石墨烯的原位功能化还原,制备了导电及表面修饰的氧化石墨烯(GO-E100),其电导率由GO的1. 0×10-7S/m提高到1 S/m。此外,制备的GO-E100有效地增强了以丁腈橡胶(NBR)为基体的柔性复合材料的力学性能和导电性能。当GO-E100在复合材料中的质量分数为4. 2%时,复合材料电导率达到3. 2×10-12S/m,比纯NBR增加了3个数量级,同时拉伸强度提高了18. 6%;当GO-E100在复合材料中的质量分数为6. 8%时,其拉伸强度提高了12%,耐油性稍有改善,复合材料电导率达到5. 6×10-8S/m,比纯的NBR增加了7个数量级,基本满足抗静电要求。     

SiC颗粒增强不饱和聚酯树脂复合材料的力学性能

采用万能试验机和硬度计测试研究了SiC颗粒含量和粒径对不饱和聚酯树脂基复合材料力学性能的影响,通过扫描电子显微镜观察了拉伸试样的端口形貌。结果表明,填充的SiC质量分数为10%时,其不饱和聚酯树脂复合材料拉伸强度达到最大,8000目、1000目SiC填充体系拉伸强度分别为53.2MPa,44.8MPa,较纯树脂体系提高68.1%,41.5%。当SiC质量分数为30%时,SiC填充体系的弹性模量较纯树脂体系提高25.8%以上,硬度提高2.3%以上,SiC颗粒尺寸对复合材料的弹性模量和硬度影响不大。SiC/不饱和聚酯树脂复合材料的断裂属脆性断裂。     

具有隔离结构的聚苯硫醚/石墨烯纳米片 复合材料的制备及电磁屏蔽性能研究

导电填料石墨烯纳米片（GNPs）通过高速混合包覆于聚苯硫醚（PPS）树脂基体颗粒表面,再通过热压成型制备出具有完善隔离结构的PPS/GNPs复合材料。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、电导率测试、电磁屏蔽性能测试对复合材料导电网络形貌、电性能和电磁屏蔽性能进行表征。结果表明,复合材料具有完善的隔离结构导电网络;隔离结构复合材料具备优异的电导率和电磁屏蔽效能（EMI SE）,当GNPs含量为3.0 %（质量分数,下同）时,复合材料的电导率和EMI SE分别为25.6 S/m和41.0 dB。     

3D打印PLA/PCL复合材料的力学性能

以聚己内酯(PCL)和聚乳酸(PLA)为实验原料,分别配比PCL质量分数在10%,20%和30%的PLA/PCL混合料,再经双螺杆挤出机挤出造粒后得到PLA/PCL复合材料。分别以纯PLA和3种不同配比的PLA/PCL复合材料为实验原料,使用粒料3D打印机制备拉伸、弯曲和冲击试件,并进行力学性能测试。结果表明,纯PLA试件的拉伸强度最大,为50.64 MPa,随着PCL含量的增加,试件的拉伸强度逐渐下降;试件的断裂伸长率随着PCL的含量的增加先增高后降低,当PCL质量分数为20%时,断裂伸长率达到最大值为25%;试件的弯曲强度随PCL含量的增加逐渐下降;试件的冲击强度随PCL含量的增加逐渐增大,当PCL质量分数为30%时,试件的冲击强度达到最大值,为15.80 kJ/m~2。     

剑麻纤维增强聚丙烯复合材料的制备及性能研究

制备了剑麻纤维增强聚丙烯（PP）复合材料,考察了纤维含量及马来酸酐接枝PP（MPP）增容剂对复合材料孔隙率及力学性能的影响,并采用修正的数学模型分别对复合材料的拉伸强度和拉伸弹性模量进行预测。结果表明,随着纤维含量的增加,复合材料的孔隙率先增大后减小,纤维质量分数为30％时孔隙率达到最大值。未添加MPP增容剂时,复合材料的拉伸及弯曲性能在纤维质量分数小于30％时变化幅度较小,40％时则有较大幅度提高;冲击强度随着纤维含量增加而提高。当添加MPP增容剂时,复合材料的力学性能随纤维含量的增加而提高。拉伸性能的预测结果与实测结果比较一致。     

废弃玻璃钢填充聚丙烯复合材料的性能研究

以玻璃钢深加工时切割成型产生的碎屑——废弃玻璃钢(WGFRP)作为填料,采用密炼、模压制备了WGFRP/PP复合材料,并通过力学性能测试分别研究了WGFRP粒级及填充量对复合材料性能的影响。结果表明:WGFRP的添加增强了复合材料的弹性模量、弯曲强度与弯曲模量,添加质量分数为20%,其值分别达到了1 448.89 MPa,27.96 MPa和1 412.81 MPa,比纯PP增加了38.0%,27.3%和36.8%。此时,细粒级的WGFRP对复合材料拉伸和冲击强度的增强比粗粒级WGFRP显著,且对伸长率影响甚微,但其弯曲性能不如粗粒级体系。     

PP/石墨/Al2O3导热复合材料的制备及性能

选择粒径为15μm鳞片石墨(FG)和3μm Al2O3混杂导热填料,采用新型同向非对称双螺杆挤出机,当Al2O3质量分数为20%时,改变FG的质量分数,制备PP/FG/Al2O3导热复合材料,研究混沌混合加工对导热复合材料性能的影响。结果表明,随着FG含量的增加,导热复合材料的拉伸强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,而断裂伸长率、冲击强度逐渐减小,弯曲弹性模量逐渐增大,加工流动性能变差。当FG质量分数为40%时,导热复合材料的拉伸强度和弯曲强度有最大值,分别为32.76,46.88 MPa;抵抗热变形能力和热稳定性能逐渐提高,热导率逐渐增大。当FG质量分数为50%时,维卡软化温度提高7.2℃,负载变形温度提高38.6℃,最大分解速率温度提高13.7℃,热导率是未填充FG的6.6倍、纯PP的7.9倍。制备的导热复合材料具有优异的力学、耐热、导热性能。     

过氧化物母粒对PP/炭黑导电复合材料的影响

采用含有过氧化物的聚丙烯(PP)母粒,通过熔融共混法制备了不同熔体流动速率(MFR)的PP/炭黑导电复合材料,并研究了复合材料的流变性能、结晶性能、力学性能及导电性能。结果表明:PP过氧化物母粒的加入有效改善了PP/炭黑导电复合材料的流动性。PP过氧化物母粒质量分数为2.2%时,复合材料的结晶度是25.96%,拉伸强度、冲击强度分别达到25.96 MPa、73.70 kJ/m~2。PP过氧化物母粒的加入对复合材料导电性能的影响较小。     

花生壳/PP复合材料的制备及其性能研究

为了实现对花生壳这一农产品的回收利用,采用花生壳粉末与PP制备应用于家居填充物的复合材料,对其最优工艺条件进行了研究,测试了所制备材料的拉伸、弯曲以及冲击特性.结果表明,随着花生壳粉末质量分数的增加,所制复合材料的拉伸、弯曲强度在花生壳粉末质量分数为40%时取得最大值,而冲击强度随着花生壳粉末质量分数的增加反而变小.所制备复合材料满足家居填充物要求的最优工艺为:当花生壳粉末质量分数为40%,热压温度175℃,热压压力12MPa,热压时间5min时.其弯曲性能、拉伸性能和冲击性能均较好.     

PE-UHMW/GNPs导电复合材料的制备和表征

采用超声溶液分散法制备出超高分子量聚乙烯/石墨烯(PE-UHMW/GNPs)导电复合材料,研究了该材料的导电渗流行为和阻-温特性。研究发现,PE-UHMW/GNPs导电复合材料的导电渗流阈值为3.8%,即当导电填料在体系中的质量分数达到3.8%时,材料内部逐渐形成较为完善的导电网络,从而实现其导电特性。研究和探讨了PE-UHMW/GNPs导电复合材料的正温度系数(PTC)效应和负温度系数(NTC)效应。研究发现,PE-UHMW/GNPs导电复合材料的PTC效应会随着GNPs含量的增加逐渐增强,当导电填料GNPs的添加量达到3.8%时,通过阻-温曲线可以观察到,PE-UHMW/GNPs导电复合材料具有最大的PTC强度和相对较低的室温体积电阻率。场发射扫描电子显微镜分析结果表明,GNPs和PE-UHMW之间的相互作用会随着热循环次数的不同而发生变化,最终会影响到材料的PTC效应。