多壁碳纳米管表面羧基化及其阻燃ABS的性能

采用硝酸氧化/低温等离子处理两步法,将多壁碳纳米管(MWCNTs)羧基化(MWCNTs-COOH),以改善其在ABS基体中的分散性。通过熔融共混的方法制备不同组分ABS/MWCNTs-COOH复合材料。利用红外、拉曼分析、扫描电镜对改性修饰后MWCNTs结构进行研究;利用扫描电镜、热重分析、极限氧指数、残炭分析、力学性能测试对ABS/MWCNTs-COOH复合材料分散性、热性能、阻燃性能、力学性能进行研究。实验结果表明,MWCNTs羧基化改性后提高了在ABS基体材料中的分散性;当MWCNTs-COOH含量为1%时,复合材料初始分解温度和最大分解温度分别提高了22.69℃和27.90℃,热稳定性提高,同时复合材料力学性能也得到改善,拉伸强度提高了18.3%;极限氧指数和残炭测试表明,MWCNTs-COOH加入提高了复合材料的极限氧指数,MWCNTs-COOH在复合材料燃烧过程中,会在材料表面形成网络状炭层,提高复合材料的阻燃性能。     

聚偏氟乙烯/酸化多壁碳纳米管复合材料的制备及性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,以酸化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)为功能性纳米填料,通过熔融共混法制备了不同MWCNTs-COOH含量的PVDF/MWCNTs-COOH复合材料。分别采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD),差示扫描量热(DSC),扫描电子显微镜(SEM)、拉伸性能、硬度及维卡软化点温度测试对复合材料结构、微观形貌、力学性能、熔融与结晶行为及耐热性能等进行了测试和表征。FTIR测试表明,MWCNTs被混酸成功酸化成MWCNTs-COOH,有利于增强PVDF与MWCNTs-COOH之间的界面相互作用。XRD测试表明,随着MWCNTs-COOH的加入促进了PVDF的β晶的生成。SEM分析表明,当MWCNTs-COOH质量分数为1.0%时,MWCNTs-COOH被PVDF包覆并均匀地分散到基体中。DSC测试表明,MWCNTs-COOH的加入提升了复合材料的结晶温度、熔融温度和结晶度。当MWCNTs-COOH质量分数为1.0%时,PVDF/MWCNTs-COOH复合材料的拉伸强度可达到60.2MPa,较纯PVDF提高了10.5%,断裂伸长率、邵氏A硬度和维卡软化点温度分别为124%,82.7和161℃。     

用于金属基材环氧树脂粉末涂料的研制

以EP(环氧树脂)为基体(牌号GESR903H、GESR912和GESR924等)、XGP603-1A为消光固化剂、安息香为固化促进剂、炭黑为颜料和硫酸钡为填料,采用熔融共混法制备了EP粉末涂料;着重探讨了EP、消光固化剂、树脂与固化剂配比等因素对涂膜的光泽度、冲击强度、附着力和流平性等影响,并分析了影响粉末涂料消光性的因素。研究结果表明:当w(GESR924)=6.47%、w(安息香)=0.30%、w(硫酸钡)=18.30%、w(炭黑)=4.99%、w(XGP603-1A)=5.97%(均相对于基体树脂质量而言)时,体系固化最完全,涂膜具有较低的光泽度(3.3%)、较高的冲击强度(147.05 J/m)、优异的附着力(0级)和流平性。     

两种不同基体木塑复合材料的制备及性能研究

以稻糠代替木粉,分别制备了高密度聚乙烯(HDPE)基体和聚甲醛(POM)基体木塑复合材料。结果表明稻糠含量小于50%时,这两种木塑复合材料均具有良好的加工流动性;稻糠含量从0增加到50%,拉伸强度和冲击强度下降,热变形温度提高;稻糠含量40%时,木塑复合材料韧性相对于单纯树脂下降最小;稻糠含量在40%时,耐热性能改善效果最为明显。综合各因素对木塑复合材料性能的影响,稻糠填充量选在40%较合适。POM基体木塑复合材料在拉伸性能、弯曲性能和耐热性能方面优于HDPE基体木塑复合材料,但在无缺口冲击性能方面HDPE基体木塑复合材料优于POM基体木塑复合材料。     

PANI-PMN/环氧树脂复合材料的制备

用自制的聚苯胺（PANI）包覆铌镁锫钛酸铅（PMN）粉末为功能相，以环氧树脂为基体，制备了PANI—PMN／环氧树脂复合材料。当w（PANI—PMN）小于60％时，随w（PANI～PMN）的增大复合材料的压缩强度有所提高。当w（PANI-PMN）大于60％时，压缩强度降低。随着w（PANI—PMN）的提高，试样的电导率增大。PANI包覆PMN制备的复合材料的阻尼损耗因子提高。在PANI—PMN／环氧树脂复合材料中，除环氧树脂的黏弹性阻尼、填料与基体的相互作用耗能外，还存在压电阻尼作用，并且具有一定电导率的体系有利于压电阻尼发挥作用。     

蒙脱土/聚醚砜-双马来酰亚胺复合材料微观形貌及性能

采用十八烷基三甲基氯化铵（OTAC）作为改性剂、通过离子交换法制备了改性蒙脱土（OTAC-MMT）;以4,4'-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺（MBMI）、3,3'-二烯丙基双酚A（BBA）及双酚A双烯丙基醚（BBE）为原料制备了复合材料基体（MBAE）;利用原位聚合法将OTAC-MMT和聚醚砜（PES）掺杂基体中制备OTAC-MMT/PES-MBAE复合材料。XRD结果分析表明：OTAC-MMT层间距相对于Na-MMT有明显增大。SEM微观形貌显示：OTAC-MMT片层结构更加明显且分散均匀;复合材料的表面更加粗糙,改性蒙脱土分散均匀,PES与基体树脂呈两相结构,出现了向不同方向发展的银纹和微裂纹,呈韧性断裂。当OMMT质量分数为2%、PES为3%时,OTAC-MMT/PES-MBAE复合材料的冲击强度和弯曲强度分别为14.54 kJ·m^-2和149.12 MPa,较MBAE树脂分别提高了55.5%和47.2%。介电性能测试表明：OTAC-MMT/PES-MBAE复合材料介电常数和损耗略有上升,但仍满足材料的使用要求。     

氰酸酯树脂/纳米氧化铜复合材料制备及性能

将无机纳米氧化铜(CuO)粒子加入氰酸酯树脂(CE),以有机锡(DBTDL)实现自由基引发,定量加入环氧树脂(E–54)制得CE/CuO系列复合材料。测试了复合材料的力学性能、导热性能和耐酸碱腐蚀性能,讨论了复合材料性能得以改变的原因。结果表明,无机纳米CuO粒子的引入,有利于CE基体树脂的聚合,无机纳米CuO粒子含量为10.0%时,复合材料差示扫描量热峰顶温度由286.3℃降至223.6℃,下降21.9%;无机纳米CuO粒子质量分数为6.0%时,复合材料弯曲强度达到165.36 MPa,较纯CE基体树脂提高了95.34%,复合材料冲击强度达14.18 kJ/m²,较纯CE基体树脂提高了62.24%;随无机纳米CuO粒子含量的增加,复合材料导热性能得以改善,当无机纳米CuO粒子含量为10.0%时,复合材料热导率增大10.24倍;无机纳米CuO粒子引入量为7.0%时,复合材料强碱腐蚀率为0.155%,比纯CE基体树脂下降38.0%;复合材料强酸腐蚀率为0.072%,比纯CE基体树脂下降60.4%。     

聚烯烃/木粉微孔复合材料结构与性能研究

制备了聚烯烃/木粉微孔复合材料,研究了基体树脂种类、木粉用量、发泡母粒用量等因素对复合材料密度、孔隙率、力学性能和微观结构的影响。结果表明:基体树脂性能对木塑微孔复合材料的拉伸强度影响较大;增加木粉用量,复合材料力学性能下降,密度上升;增加发泡母粒用量,复合材料的孔隙率增大,密度下降,力学性能先升后降;试验范围内,发泡母粒最佳用量约为1%。     

氧化石墨烯及PBT复合材料的制备与性能

采用Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),再分别采用功能性单体KH-550型硅烷偶联剂和聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)对GO进行功能化改性,制备了GO-g-KH550和GO-g-PVP杂化材料。分别以GO,GO-g-KH550和GO-g-PVP为填料,聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为基体,通过熔融共混-模压成型法制备了不同填料含量的PBT复合材料。测试结果表明:KH550与PVP成功地接枝到了GO的表面上;随着填料质量分数的增加,PBT复合材料的拉伸性能与冲击性能均呈现先增后降的现象,当GO,GO-g-KH550和GO-g-PVP的添加质量分数分别为0.50%,0.50%,0.25%时,复合材料综合性能最佳;当添加的填料质量分数小于0.50%时,填料能均匀的分散在基体材料中,随着添加量的增加,填料逐渐出现团聚现象;填料的加入使复合材料结晶峰向高温方向移动,但结晶度有所下降。     

~(60)Co γ射线辐照对氰酸酯/环氧树脂增韧体系热力学性能的影响

采用共混法制备有机蒙脱土/核壳橡胶/氰酸酯-环氧树脂(OMMT/CSR/CE-EP)复合材料,对其进行剂量分别为0、0.5和1 MGy γ射线辐照,研究辐照对复合材料热力学性能的影响。经过0.5 MGy的辐照后,OMMT/CSR/CE-EP复合材料的断裂韧性较CSR/CE-EP提高了19.4%,拉伸强度只降低了0.2%。当累积辐照剂量为1 MGy时,复合材料的断裂伸长率和拉伸性能明显下降,分别降低了10.4%与9.3%。加入质量比为2%的OMMT可以最大程度减缓树脂基体力学性能的降低。2%的OMMT复合材料的玻璃化转变温度(Tg)较CSR/CE-EP树脂基体少降低了6.8℃。OMMT的加入提高了树脂复合材料的热稳定性,0.5 MGy时树脂复合材料的起始分解温度T5%下降了2℃。断面形貌分析表明OMMT的加入明显提高了树脂基体的耐辐照性能,降低了射线辐照对树脂基体的氧化降解。     

氮化硼改性超高分子量聚乙烯的摩擦学性能研究

通过高速球磨、热压成型制备超高分子量聚乙烯/氮化硼（PE-UHMW/BN）复合材料,研究了PE-UHMW/BN的硬度、摩擦学性能和力学性能。结果表明,BN的加入可以提高复合材料的屈服强度,但会降低复合材料的拉伸断裂应力和断裂伸长率,BN含量为3%（质量分数,下同）时,BN对PE-UHMW基体的屈服强度的提升效果最明显,同时对基体拉伸应力和断裂伸长率的影响最小;加入BN能明显降低PE-UHMW基体的摩擦系数,PE-UHMW/BN复合材料的摩擦系数随着BN含量的增加而下降,3%的BN对基体润滑性能的提升效果最明显,复合材料的摩擦系数相比纯PE-UHMW下降了60%,在BN含量为7%时润滑效果下降;在PE-UHMW基体中加入不超过3%的BN纳米片可以提高材料表面硬度,进而有效提高材料的抗磨损能力,但添加量为7%时由于团聚效应材料的表面硬度相对下降,材料磨损加剧,耐磨损能力下降。     

低掺杂石墨烯对聚氨酯弹性体的增强作用

采用预聚体法,以聚环氧丙烷醚二醇、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4-丁二醇为原料,羧甲基纤维素钠改性的电化学法石墨烯（GN）为填料,制备了聚氨酯弹性体（PUE）/GN复合材料,并对PUE/GN复合材料进行了测试与表征。结果表明：GN在PUE基体中分散良好,与基体的相容性良好;与PUE相比,PUE/GN复合材料的热性能、力学性能显著提高,当掺杂0.10%(w)的GN时,PUE/GN复合材料的拉伸强度和撕裂强度分别达到38.64 MPa,97.79kN/m,质量损失5%时的温度提高20℃。     

热处理对EP/CF及EP/CF/GF复合材料力学性能的影响

采用真空辅助树脂转移模塑（VARTM）技术制备了环氧树脂/碳纤维（EP/CF）和环氧树脂/碳纤维/玻璃纤维毡（EP/CF/GF）复合材料。测试了两种纤维铺层方式中树脂流动距离的平方与流动时间的关系,对两种铺层纤维体系的渗透率进行了研究对比;将两种复合材料进行高温处理,并且对其高温处理前后的力学性能进行分析;利用扫描电子显微镜（SEM）观察了复合材料的拉伸断口形貌。结果表明,EP/CF/GF中GF毡的松散结构使树脂更易流动;高温热处理造成了EP/CF弹性模量和拉伸应变的降低,其中弹性模量降低了9.97 %、拉伸应变降低了11.36 %,但对EP/CF/GF的影响较小;GF毡的加入造成了2种复合材料弯曲性能的下降;未经处理的复合材料断口表面光滑,而热处理后的复合材料断口表面粗糙且有大量基体附着。     

粉煤灰及其与红磷复配阻燃EVA复合材料的性能

以乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)为基体树脂,粉煤灰(FA)为复配阻燃剂,通过添加协效阻燃剂红磷(RP)制得EVA/FA/RP复合材料。采用极限氧指数(LOI)测试、锥形量热仪测试、烟密度测试等研究了复合材料燃烧性能和生烟性能,并探讨了其阻燃及抑烟机理。结果表明:w(EVA)为50%,w(FA)为47%,w(RP)为3%时,制备的复合材料的LOI最高,达到了25.6%;与纯EVA相比,复合材料的热释放速率、质量损失、烟生成速率均显著降低,表现出良好的阻燃性能;在点火和未点火情况下,复合材料均表现出良好的抑烟性能。     

功能化石墨烯改性双马来酰亚胺复合材料的微观表征及性能

采用改进Hummers法制备氧化石墨烯（GO）,分别采用水合肼、壳聚糖、KOH还原得到了还原氧化石墨烯（rGO）并对三种还原方法做了对比,选择最佳方案;再通过离子液体（NH₂IL）对rGO功能化得到改性还原氧化石墨烯（NH₂IL-rGO）。以二烯丙基双酚A （BBA）和双酚A双烯丙基醚（BBE）为活性稀释剂,4,4'-二氨基二苯甲烷型双马来酰亚胺（MBMI）为反应单体,制备了MBMI-BBA-BBE （MBAE）树脂基体;同时以NH₂IL-rGO为增强体采用原位聚合法制备NH₂IL-rGO/MBAE复合材料。表征了石墨烯和复合材料的微观形貌并分析了石墨烯对复合材料性能的影响。结果表明：NH₂IL-rGO在树脂基体中以两相形式存在,结构完整,并赋予复合材料优异的性能。当NH₂IL-rGO含量为2%（质量）时,复合材料冲击强度和弯曲强度最大,分别为15.33 kJ/m²和142 MPa,热分解温度为435.73℃、当测试频率为100 Hz～10 kHz时介电常数发生突变达到84。     

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物／碳纳米管复合材料电磁性能的初步研究

通过紫外光辐照制备了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物脓纳米管（ABS／CNTs）复合材料。在CNTs的质量分数为5％时，复合材料体积电阻率（ρv）比基体树脂下降了10^7Ω·cm。在20～100℃温度范围内，复合材料的ρv受温度影响不大。扫描电镜观察表明：紫外光辐照下的CNTs在ABS基体中均匀分布，容易形成导电网络。复合材料在2～10GHz的微波频段内，具有较宽的介电损耗（约为21-50）。     

高流动性PA6在GF增强PA66体系中的应用

以尼龙(PA)66和高流动性PA6为基体树脂,采用熔融共混方法制备了PA66/高流动性PA6/GF复合材料,考察了高流动性PA6用量对复合材料的结晶熔融行为、热变形温度(HDT)、熔体流动速率(MFR)、表面性能和力学性能的影响。结果表明,在GF质量分数为40%的情况下,当高流动性PA6用量不高于基体树脂总质量的20%时,复合材料表现出PA66的结晶熔融行为特征,HDT随高流动性PA6用量的增加略有下降;随高流动性PA6用量增加,复合材料的MFR显著提升;当高流动性PA6用量达到基体树脂总质量的20%时,复合材料制品表面浮纤问题得到解决,此时复合材料的拉伸和弯曲强度与未加高流动性PA6时相当,简支梁和悬臂梁缺口冲击强度则分别提高了17.6%和16.4%,MFR为18.3 g/10 min,较未加高流动性PA6时提升1倍,具有最佳的综合性能。     

水下搅拌摩擦加工制备碳纳米管增强PE-HD结构与拉伸性能研究

通过水下搅拌摩擦加工技术制备多壁碳纳米管（MWCNTs）增强高密度聚乙烯（PE-HD）复合材料,并研究了旋转速度和MWCNTs含量对复合材料结构和性能的影响。结果表明,MWCNTs在基体中以云状形式分布,组织相对均匀;MWCNTs含量为从1 %（质量分数,下同）增加到2 %时,复合材料拉伸强度随着旋转速度的增加先增大后减小;MWCNTs含量为4 %时,复合材料拉伸强度随着旋转速度的增加而减小;PE-HD的结晶度随着MWCNTs含量的增加而下降。     

环氧树脂／间苯二胺体系性能研究

以环氧树脂（TDE－85）作为基体,以间苯二胺为固化剂,制备出高模量树脂基体。结果表明,环氧基／氨基摩尔比为1／0．875时,浇铸体拉伸模量为5．3GPa,所制备的复合材料综合性能优异。     

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。