纳米TiO2对木纤维/聚丙烯复合材料抗紫外老化性能的影响

木塑复合材料作为室外建筑装饰材料时,暴露在紫外光的照射下,易老化导致其力学性能降低、使用寿命减少。将具有高效紫外线屏蔽能力的金红石型纳米TiO₂经硅烷偶联剂KH-570表面改性后,与木纤维(WF)、聚丙烯(PP)等制备了TiO₂-WF/PP复合材料。对TiO₂-WF/PP复合材料进行了人工加速紫外老化,并利用FTIR、TG、SEM、力学性能分析、颜色变化分析等手段,探究了纳米TiO₂对WF/PP复合材料抗紫外老化的影响。结果表明:改性纳米TiO₂粒子在WF/PP复合材料中均匀分散,无明显团聚,且其加入显著提高了复合材料的热稳定性;TiO₂-WF/PP复合材料随着老化时间的延长,力学性能下降相对较小且颜色变化较小。当纳米TiO₂的质量分数为2 wt%~3 wt%,老化2 000 h时后,TiO₂-WF/PP复合材料的拉伸强度、冲击强度仅分别下降10.0%和12.6%;未加入纳米TiO₂颗粒的WF/PP复合材料,则分别下降20.2%和22.6%。      

纳米Cr2O3对环氧涂层耐腐蚀性的影响

利用燃烧法制备粒径为10-20 nm的球状纳米Cr2O3。将纳米Cr2O3粉体添加到环氧涂层中,根据电化学阻抗谱和盐雾试验研究Nano-Cr2O3对环氧涂层耐蚀性的影响。结果表明,Nano-Cr2O3可显著提高环氧涂层耐蚀性。Nano-Cr2O3主要在涂层中提高涂层耐蚀性起到两方面作用:一是减少了孔隙率,增加了涂层的物理屏蔽作用;二是Cr3+离子直接与溶液中腐蚀热镀锌所产生的Zn2+、OH-离子反应,生成了不溶性的Zn Cr2O4隔离层。     

湿热老化对碳纤维/环氧树脂基复合材料力学性能影响研究

研究了3.5%(质量分数)NaCl溶液和去离子水两种介质分别在30℃和80℃两个温度下溶液浸泡对碳纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响.研究发现:浸泡使复合材料的力学性能下降,80℃下浸泡使复合材料力学性能下降更显著;低温下介质组分对复合材料的影响不是很明显,80℃下去离水中浸泡对复合材料的静态力学性能破坏更显著.     

硅烷改性纳米TiO2-Zn-Al/水性环氧涂层的防腐性能

为实现纳米TiO₂颗粒的均匀分散,首先对纳米TiO₂进行硅烷改性,再通过溶液共混法制备出不同纳米TiO₂添加量的硅烷改性纳米TiO₂-Zn-Al/水性环氧复合涂层。研究了纳米TiO₂与Zn-Al片层粉在涂层中的综合作用。利用XRD和FTIR分析涂层的物相组成和组织结构,SEM和EDS表征涂层表面的微观形貌和元素组成,采用极化曲线和电化学阻抗谱（EIS）研究涂层的耐腐蚀性能。EDS和FTIR表明,经改性的纳米TiO₂均匀分散于涂层中,纳米TiO₂与环氧树脂的枝联作用使涂层更加致密。EIS结果显示,由于Zn-Al片层粉与纳米TiO₂的枝联和填充作用,使添加纳米TiO₂的硅烷改性纳米TiO₂-Zn-Al/水性环氧涂层腐蚀行为较未添加纳米TiO₂时有所减缓。当纳米TiO₂添加量增加到4wt%时,硅烷改性纳米TiO₂-Zn-Al/水性环氧涂层的腐蚀电流密度为9.86×10^-6 A/cm²,比未添加纳米TiO₂的涂层高一个量级。     

循环加速腐蚀中紫外照射对环氧涂层老化行为的影响

采用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微(SEM)及电化学交流阻抗(EIS)技术,研究了环氧涂层在两种循环加速腐蚀(湿热-盐雾-疲劳和湿热-紫外-盐雾-疲劳)中的表面形貌、化学组成以及电化学阻抗特性。无紫外的循环加速腐蚀后涂层中心部分表面形貌无明显的变化,边缘部分涂层8个周期之后起泡破裂,破裂处出现了涂层下基体的腐蚀;有紫外的循环加速腐蚀过程中,紫外照射之后涂层表面粗糙度增加,出现粉化、失光现象,随循环加速腐蚀周期的增多涂层表面开始出现裂纹,且裂纹数量逐渐地增多。FTIR研究表明,无紫外的循环加速腐蚀后涂层结构无变化,而有紫外的循环加速腐蚀后涂层结构发生了明显的变化,高分子链断裂,O-H,C-H,C=C键及苯环等官能团消失。涂层在有紫外的循环加速腐蚀8个周期之后的电化学阻抗值仅为无紫外的1/2。     

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。      

TiO2@MWCNTS对环氧涂层性能的影响

为了比较多壁碳纳米管(MWCNTS)及二氧化钛包覆碳纳米管(TiO2@MWCNTS)杂化材料的性能,采用硅烷偶联剂(KH560)对MWCNTS以及TiO2@MWCNTS进行了改性,并利用红外分光光度计对其改性结果作了表征.制备了MWCNTS/epoxy、TiO2@MWCNTS/epoxy复合涂层,用BGD523 ABRASER型耐磨仪比较了其耐磨性,通过热重、抗冲击、高温高压以及MTS实验检测了质量分数2%时,MWCNTS/epoxy(2%)、TiO2@MWCNTS/epoxy(2%)复合涂层以及纯的epoxy的热稳定性及机械性能,利用扫描电镜观察了纳米粉体为2%时复合涂层的表面形貌.研究表明:对于含不同质量分数纳米粉体的MWCNTS/epoxy、TiO2@MWCNTS/epoxy的复合涂层,当其含量为2%时,其耐磨性达到最高;纳米材料的加入,对其热稳定性存在负面影响;TiO2@MWCNTS/epoxy(2%)复合涂层的机械性能较MWCNTS/epoxy(2%)有所提高.     

TiO2/环氧树脂纳米复合材料的研究

以纳米TiO₂作为增强材料,制备纳米复合材料,研究了不同的纳米 TiO₂含量对纳米复合材料性能的影响,采用透射电镜对纳米 TiO₂粒子的分布进行了表征,采用正电子湮没技术(PALS),测试了自由体积的尺寸及浓度。结果表明,纳米粒子均匀分散于环氧树脂中,使环氧树脂的拉伸强度、拉伸模量、冲击强度得以提高;也使环氧树脂的自由体积尺寸增大。     

海洋环境载荷下T300/环氧复合材料自然老化特性实验研究

采用海水浸泡-阳光曝晒循环老化的方法,模拟实际海洋环境载荷对T300/环氧复合材料的作用,用以评价手糊成型T300/环氧复合材料在海洋环境中的耐久性.通过对老化前后复合材料的质量变化、轴向抗拉强度、拉伸模量、面内剪切强度及压缩强度等基本力学性能的分析,研究T300/环氧复合材料的老化规律.结果表明:经过湖北武汉和海南三...     

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.     

玻璃固载TiO2/纳米纤维素复合薄膜的制备及其光催化性能

将微晶纤维素溶解于NaOH-尿素的低温溶液中形成纤维素溶液, 在水浴中再生形成纳米纤维素溶液。然后将纳米纤维素溶液与TiO₂(P25)混合, 并添加少量的钛酸正丁酯作为交联剂形成复合溶液。将制备得到的复合溶液通过流延法固载到玻璃片表面形成玻璃固载的TiO₂/纳米纤维素复合膜。通过SEM、XRD表征了复合膜的形貌与结构。将玻璃固载的TiO₂/纳米纤维素复合膜在紫外光下进行光催化降解甲基橙(MO)以评估复合膜的光催化性能, 研究了纳米TiO₂含量对复合膜光催化性能的影响, 复合膜的重复使用性能以及光降解的动力学过程。结果表明: 复合膜对MO的光催化降解能力可达90%以上, 与纯TiO₂粉末相当, 并重复使用3次光催化性能基本保持不变。复合膜对甲基橙的降解动力学符合一级动力学特征。当纳米TiO₂相对于纤维素的质量分数为33.3%时, 光催化活性最高, 动力学速率常数为0.035 min^-1。     

碳纤维/TiO2改性树脂复合材料的制备及力学性能

针对环氧树脂脆性大、与碳纤维形成的界面性能较差等问题,本文选用纳米TiO₂对5284环氧树脂进行改性,并以角联锁机织物为增强体制备了碳纤维/环氧树脂复合材料。使用FT-IR、旋转流变仪、表面张力仪等设备对TiO₂/环氧树脂进行表征,并研究了树脂改性对复合材料压缩与层间剪切性能的影响。研究表明：TiO₂的羟基与环氧树脂的环氧基和羟基发生了反应;经1wt.%TiO₂改性的树脂复数黏度为0.066 Pa·s,纤维与树脂间接触角为28.85°,浸润效果较好;相较于未改性复合材料,树脂改性的复合材料纵向压缩强度与模量分别提高了7.46%和11.03%,横向压缩强度与模量分别提高了6.99%和4.96%,纵向、横向的剪切强度分别提高了6.88%和4.65%。TiO₂改性环氧树脂提高了复合材料的承载能力,改善了界面结合强度。     

聚苯乙烯/纳米二氧化钛复合材料的制备与表征

利用单螺杆挤出机和平板硫化机制备了聚苯乙烯/纳米二氧化钛(PS/纳米TiO₂)的共混物。研究了PS/纳米TiO₂(100/1.5)中聚苯乙烯接枝马来酸酐(PS-MAH)加入量对共混物的拉伸强度、冲击强度、微观结构的影响。结果表明:当PS-MAH加入PS/纳米TiO₂中20g时,共混物的拉伸强度达到最大值。紫外光照射实验结果表明,PS-MAH的加入可有效地提高PS/纳米TiO₂复合材料的抗老化性能,与PS/TiO₂复合材料相比拉伸强度提高30%。     

湿热环境下介质因素对CF/UPR复合材料的影响

研究了45℃几种介质环境中碳纤维/不饱和聚酯树脂(CF/UPR)复合材料的吸湿特性和静态力学性能的变化规律,对湿热老化前后CF/UPR复合材料进行了IR和SEM分析。结果表明,CF/UPR复合材料在5%NaCl和5%H2SO4的吸湿行为符合菲克第二定律,浸泡720h后,复合材料弯曲强度保留率均发生下降,且以碱性条件下的弯曲强度保留率下降最为严重;IR和SEM结果表明,湿热环境导致该复合材料发生基体的水解反应、界面脱粘以及基体塑化、溶胀并由此产生裂纹等缺陷。     

An investigation of super-hydrophilic properties of TiO2/SnO2 nano composite thin films

A sol-gel dip coating technique was used to fabricate TiO₂/SnO₂ nano composite thin films on soda-lime glass. The solutions of SnO₂ and TiO₂ were mixed with different molar ratios of SnO₂:TiO₂ as 0, 3, 4, 6, 8, 9, 10.5, 13, 15, 19.5, 25 and 28 mol.% then the films were prepared by dip coating of the glasses. The effects of SnO₂ concentration, number of coating cycles and annealing temperature on the hydrophilicity of films were studied using contact angle measurement. The films were characterized by means of scanning electron microscopy, X-ray diffraction and atomic force microscopy measurements. The nano composite thin films fabricated with 8 mol.% of SnO₂, four dip coating cycles and annealing temperature of 500 °C showed super-hydrophilicity.     

纳米SiO2-氧化石墨烯/环氧涂层的制备及其防腐蚀性能

采用改进Hummers法制备了氧化石墨烯（GO）,并将GO与经硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）改性的纳米SiO₂进行复合,制备出纳米SiO₂-GO。通过FTIR、XRD、SEM、TEM等分析手段对SiO₂-GO进行表征。采用机械搅拌与超声分散的方法将SiO₂-GO添加到环氧树脂（EP）中。对添加不同质量分数纳米SiO₂、GO和纳米SiO₂-GO的EP基复合材料涂层的物理性能和电化学性能进行测试。结果表明,与纯EP涂层相比,SiO₂/EP、GO/EP和纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层的硬度、附着力和耐腐蚀性能得到显著增强,其中加入2wt%纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层硬度达到5 H,附着力等级达到1级,浸泡24 h后涂层保护效率为99.33%。15天浸泡试验结果表明,添加1.5wt%纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层的硬度达到5 H,附着力达到1级,涂层保护效率仍能达到97.12%。     

TiO2-MWCNTs的制备及TiO2-MWCNTs/epoxy复合涂层性能

用混酸对多壁碳纳米管（MWCNTs）进行了酸化处理,然后通过溶胶-凝胶法制备了TiO₂包覆MWCNTs（TiO₂-MWCNTs）核壳材料,并通过X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）等手段对其包覆结果进行了验证。用硅烷偶联剂KH560对TiO₂-MWCNTs及MWCNTs进行了改性,分别制备了TiO₂-MWCNTs/epoxy、MWCNTs/epoxy复合环氧涂层以及纯环氧涂层,利用EIS测试了涂层的电学性能,通过材料试验机（MTS）测定了涂层的柔韧性,用扫描电镜（SEM）观察了涂层表面形貌。结果表明：TiO₂-MWCNTs在环氧树脂中具有良好的分散性,TiO₂-MWCNTs/epoxy复合涂层对腐蚀介质具有较好的抗渗透性能;TiO₂包覆后大大增加了涂层的柔韧性。