微晶纤维素/不饱和聚酯复合材料的力学与热稳定性研究

以不饱和聚酯(UP)为基体,硅烷偶联剂(KH-550)改性微晶纤维素(MCC)为填充材料,采用共混浇注方法制备微晶纤维素/不饱和聚酯树脂(MCC/UPR)复合材料。运用SEM、DMA、TG研究了MCC及硅烷偶联剂对MCC/UPR复合材料的力学性能和热降解行为的影响。结果表明:添加MCC能够提高UPR的力学性能,当添加量超过45%(wt)时力学性能明显下降。KH-550硅烷偶联剂能够改善MCC与UPR的界面相容性,提高树脂的黏结性,提高复合材料的机械性能。在实验条件下MCC为30%(wt)时,拉伸强度、冲击强度、弯曲强度较纯UPR材料提高了81.86%,82.26%和53.76%;相同条件下,偶联剂改性后的MCC/UPR复合材料力学性能比未经处理的分别提高了19.70%,11.50%和6.83%。MCC使UPR玻璃化转变温度提高,刚性降低。     

木粉/UPR复合材料的制备及力学性质研究

使用硅烷偶联剂表面处理的木粉(MW)和未改性木粉(UW)填充不饱和聚酯树脂(UPR)制备了复合材料.研究了表面改性处理和木粉粒径对复合材料力学强度的影响.结果表明,相对于未改性的木粉,用硅烷偶联剂处理的木粉对不饱和聚酯树脂有更强的增强作用,添加量为20(wt)％的MW/UPR复合材料的拉伸强度比纯UPR提高74.4％,...     

芳纶纤维/AFR树脂复合材料界面粘结性能的研究

为了改善芳纶纤维复合材料的界面粘结性能,合成了一种新型树脂(AFR)作为基体,以未经任何表面处理的芳纶纤维作增强材料,制备了芳纶纤维/AFR复合材料。采用测定表面能、接触角、层间剪切强度、横向拉伸性能和扫描电镜观察形貌等方法,从宏观和微观等方面研究了芳纶纤维/AFR复合材料的界面粘结性能。结果表明,AFR树脂与芳纶纤维有相近的表面能,AFR树脂溶液与芳纶纤维的接触角为42.8°,而环氧树脂(EP)与芳纶纤维的接触角为68°,说明AFR树脂对芳纶纤维的润湿性优于EP树脂;芳纶/AFR复合材料的层间剪切强度、横向拉伸强度和纵向拉伸强度分别为74.64MPa、25.34MPa和2256MPa,比芳纶/EP复合材料的相应强度分别提高了28.7%、32.5%和13.4%,其复合材料破坏面的形貌也说明芳纶纤维与AFR树脂之间的界面粘结性能较好。     

玄武岩纤维增强聚苯硫醚的性能研究

采用熔融共混的方法制备了玄武岩纤维(BF)增强聚苯硫醚(PPS)复合材料。考察了BF用量对PPS/BF复合材料力学性能、热性能和结晶性能的影响,以及硅烷偶联剂和填料种类对PPS/BF复合材料力学性能的影响。结果表明:复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、负荷变形温度和分解温度均随BF用量的增加而提高;硅烷偶联剂KH560的加入可以改善复合材料的力学性能。在PPS/BF体系中添加玻璃纤维可以进一步提高材料的力学强度;在PPS/BF体系中添加甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-GMA)可以提高复合材料的无缺口冲击强度。通过差示扫描量热(DSC)测试发现,BF具有异相成核作用,可以促进树脂结晶并提高结晶速率。     

聚己内酯/聚乳酸/竹纤维复合材料制备及性能

以聚己内酯（PCL）和聚乳酸（PLA）共混物为基材,竹纤维（BF）作为增强材料,硅烷偶联剂为改性剂,通过模压成型制备了PCL/PLA/BF复合材料。研究了PCL和PLA质量比、BF质量分数、硅烷偶联剂用量以及模压温度对复合材料性能影响。结果表明,适宜的PCL/PLA质量比为1∶1,BF质量分数为40 %时BF/PCL/PLA复合材料的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率分别达到最大值11.26 kJ/m2,12.68 MPa和5.2 %;硅烷偶联剂用量为1 %时复合材料的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率分别达到最大值15.11 kJ/m2、13.15 MPa和5.8 %;模压温度为150 ℃时,复合材料的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率分别达到最大值14.51 kJ/m2、13.75 MPa和5.8 %。     

不同表面处理对剑麻纤维/树脂基复合材料性能影响

通过红外光谱、扫描电子显微镜(SEM)等多种表征手段,研究了纤维含量、纤维不同表面处理方法对剑麻纤维/树脂基片状模塑料(SMC)复合材料性能的影响。研究表明:当剑麻纤维质量分数为10.0%时,硅烷偶联剂KH-570处理的SMC复合材料拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别提高了24.65%,25.42%,33.26%,力学性能最佳。SMC复合材料SEM显示,经过表面处理的剑麻纤维与树脂基体之间的界面黏结更紧密,黏结性增强。此外,用KH-570处理的SMC复合材料热稳定性最佳。     

剑麻/FRP废渣/UP复合材料制备及性能研究

采用硅烷偶联剂KH-550和KH-570分别对纤维增强复合材料(FRP)废渣进行表面处理。制备了剑麻纤维/FRP废渣增强不饱和聚酯树脂复合材料。研究了FRP废渣的表面处理方式、FRP废渣含量和剑麻纤维含量对复合材料力学性能、吸水性和热性能等影响。结果表明,经过偶联剂处理的复合材料的力学性能和热稳定性均增强。当FRP废渣质量分数为30.0%,剑麻纤维质量分数为10.0%时,经KH-570处理复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高22.8%,21.4%和19.2%。FRP废渣经过偶联剂处理后,复合材料的吸水性降低。     

竹纤维增强聚双环戊二烯复合材料的研究

将竹纤维(BF)和聚双环戊二烯(PDCPD)通过反应注塑成型制备竹纤维增强PDCPD复合材料。采用干燥法、碱处理法、硅烷偶联剂处理法分别对竹纤维进行表面改性,结合力学性能、红外光谱、扫描电镜(SEM)等分析检测手段,确定最佳竹纤维处理方法和最佳竹纤维用量。结果表明:采用硅烷偶联剂处理后的竹纤维用量为2%时,PDCPD/BF复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别为49.824 MPa、99.903 MPa和94.34 J/m~2,比改性前分别提高了104.7%、61.82%和624.6%;改性后PDCPD/BF复合材料的热变形温度(HDT)达到108.2℃,比改性前提高了53.2%。     

阻燃香蕉纤维增强环氧树脂复合材料的动态力学性能和热性能研究

采用硅烷偶联剂(A-174)对香蕉纤维(BF)进行表面处理,采用硫酸铵、硼砂、磷酸氢二铵、磷酸三丁酯作为阻燃剂处理BF,选用添加了阻燃剂三聚氰胺焦磷酸盐(MPP)和季戊四醇(PER)的环氧树脂作为基体树脂,通过热压成型工艺制备阻燃BF增强环氧树脂复合材料。分别采用动态力学分析(DMA)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)研究阻燃BF增强环氧树脂复合材料的动态力学性能、微观形貌以及热性能。结果表明:当阻燃BF含量为30%时,复合材料的储能模量、损耗模量达到最大值,分别比纯环氧树脂提高了570%和110%;当阻燃纤维含量为20%时,复合材料的玻璃化转变温度也比纯环氧树脂提高了16.9℃。通过扫描电子显微镜(SEM)观察说明纤维与环氧树脂之间产生良好的界面黏合作用,宏观上表现为动态力学性能的提高;热失重研究结果表明,阻燃BF的加入能明显提高环氧树脂的热分解温度和残炭率。     

改性芦苇纤维/PE复合材料性能研究

以未处理芦苇纤维及通过硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂处理芦苇纤维作为增强体,以高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)共混物作为基体,制备了芦苇纤维/聚乙烯(PE)复合材料。探讨了不同偶联剂处理芦苇纤维对复合材料力学、加工性能以及微观结构的影响。结果表明:当HDPE和LDPE的共混质量比为30∶70、芦苇用量为30份时,所得复合材料的综合性能较好;采用硅烷偶联剂处理芦苇纤维/PE复合材料较未经处理复合材料的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度分别提高了29.3%,33.1%及31.5%,吸水率下降了47.5%,加工流动性有所提高,同时对热性能无不良影响。     

钛酸钾晶须及硫酸钙晶须改性环氧树脂

应用硅烷及钛酸酯等偶联剂对钛酸钾晶须及硫酸钙晶须进行表面处理，考察晶须对环氧树脂力学性能、工艺性等的影响。研究表明，钛酸钾晶须经硅烷偶联剂处理后，能很好地改善复合材料的性能，硅烷的表面处理效果较钛酸酯的好。钛酸钾晶须添加到环氧树脂中后，材料的弯曲强度随晶须含量增大逐渐增大，在晶须含量为8％时达到最大值，之后性能稍有下降；材料的弯曲模量随晶须添加量的增加逐渐增大，冲击强度稍有降低。体系中添加硫酸钙晶须后，材料的性能也得到一定程度的提高。硫酸钙晶须对环氧树脂工艺性的影响较钛酸钾晶须小。SEM表明，晶须经合适的偶联剂表面改性后，与树脂基体的界面粘接得到有效改善。     

废旧聚甲醛/改性竹纤维复合材料的力学性能研究

采用碱(NaOH)、硅烷偶联剂(KH560)、异氰酸酯(IPDI)等不同处理方法对废旧聚甲醛/竹纤维（POM/BF）复合材料的界面进行调控,研究了竹纤维改性方法和竹纤维含量对复合材料力学性能的影响。结果表明,NaOH+IPDI和NaOH+KH560能够实现对复合材料界面的调控,利用NaOH+2 %IPDI对BF进行处理后,POM/BF复合材料［BF为20 %（质量分数,下同）］的弯曲强度增加了13.38 %,拉伸强度为50.36 MPa;利用NaOH+5 %KH560对BF进行调控处理后,POM/BF复合材料的弯曲强度增加了12.61 %,拉伸强度为46.87 MPa;NaOH+2 %IPDI对BF的处理具有更好的效果,BF含量为20 %时复合材料的力学性能最佳。     

环氧树脂/玻璃布/BN导热复合材料的制备与性能研究

采用高温模压成型法制备环氧树脂(EP)/玻璃布/氮化硼(BN)导热复合材料。探讨了BN用量和偶联剂处理对复合材料力学性能、导热性能和介电性能等影响。结果表明:当w(BN)=15%时,复合材料的冲击强度较高;导热性能随着BN用量的增加而增大;当w(BN)=25%时,改性复合材料的热导率为0.901 2 W/(m.K),此时复合材料仍保持较低的介电常数和介电损耗。当BN用量相同时,偶联剂表面处理可有效改善复合材料的力学性能和导热性能。     

玄武岩纤维增强高密度聚乙烯的力学性能

玄武岩纤维(BF)未经改性处理和经硅烷偶联剂(KH–550和KH–570)进行处理后,添加到高密度聚乙烯(PE–HD)基体树脂中,增强PE–HD的力学性能,用傅立叶变换红外光谱和扫描电子显微镜对硅烷偶联剂处理的BF进行表征,同时,用SEM观察BF增强PE–HD复合材料的拉伸断面。结果表明,随着未经改性处理BF添加量增加,PE–HD复合材料的拉伸强度、弯曲强度逐渐提高,当添加量达到30%时,拉伸强度达到45.5 MPa,提升79.1%;弯曲强度达到41.3 MPa,提升118.9%。经KH–550和KH–570处理的BF添加量达到20%时,PE–HD复合材料的拉伸强度均达到45 MPa以上,其后随着BF添加量继续增加,拉伸强度变化不大,而弯曲强度随BF添加量的增加逐渐增大。当BF添加量达到30%时,BF改性与否对PE–HD复合材料的力学性能的影响不大。当改性BF添加量为5%~15%时,KH–550改性的PE–HD复合材料的力学性能较KH–570改性的高;当改性BF添加量为20%,25%时,KH–570改性的PE–HD复合材料的力学性能较KH–550改性的高。     

腰果酚接枝黄麻纤维不饱和聚酯复合材料的力学性能及界面调控

用甲苯二异氰酸酯与腰果酚(CNSL)合成大分子偶联剂接枝黄麻纤维。以接枝的黄麻纤维为增强体,通用的不饱和聚酯树脂为基体,采用热压方式制备复合材料。比较了纯饱和聚酯树脂、5 %CNSL增韧的不饱和聚酯树脂、25 %碱处理的黄麻纤维不饱和聚酯树脂复合材料和25 %的CNSL接枝黄麻纤维不饱和聚酯树脂复合材料的拉伸强度和冲击强度。结果表明,CNSL接枝于黄麻纤维上;CNSL的加入能提高材料的韧性,黄麻纤维能提高材料的拉伸强度而不能提高材料韧性;25 %CNSL接枝的黄麻纤维不饱和聚酯树脂能提高材料的拉伸强度和韧性,25 %CNSL接枝的黄麻纤维增强含5 %CNSL的不饱和聚酯复合材料,其冲击强度为12.10 kJ/m^2。     

端-NCO支化聚酯/聚醚改性EP底涂剂制备及性能研究

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、支化聚酯/聚醚多元醇等为主要原料,制备了端-NCO支化聚酯/聚醚;然后以此为环氧树脂(EP)的增韧改性剂,制备端-NCO支化聚酯/聚醚改性EP底涂剂。研究了R值[即R=n(-NCO)/n(-OH)]、硅烷偶联剂用量等对该底涂剂的粘接性能、表干时间、耐水性能和冲击性能等影响。结果表明:当R值为2.0、w(硅烷偶联剂)=2%时,该底涂剂的综合性能相对最好;此时底涂剂的表干时间(3.0 min)相对最短、底涂剂与基材之间的粘接强度(>3 MPa)相对最高且耐水性能(浸水后粘接强度降幅仅为4.68%)相对最好。     

Evaluation of the mechanical properties of sisal–polyester composites as a function of the polyester matrix formulation

In this work a comparative study on the impact and tensile properties of polyester/sisal fiber reinforced composites was undertaken. The polyester matrix was used bare and modified with: (1) a silane coupling agent; (2) a flame retardant system; and (3) a blend of the silane agent and the flame retardant system. The experimental results show that the flame retardant acts as a particulate reinforcement to the polyester matrix and the silane coupling agent acts as a plasticizer. The simultaneous addition of these two compounds to the polyester resin tended to decrease the performance of the composites. The results obtained show that strength or toughness could be tailored, and although none of the composites manufactured with the modified polyester matrices showed a significant improvement on the fiber–matrix interface strength, a better compromise between impact and tensile properties was obtained with the silane modified matrix. The critical fiber volume fraction was also evaluated and shown to be less than 10% for the sisal–polyester composite investigated here. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 94: 1209–1217, 2004     

硅烷偶联剂改性碳酸钙对室温硫化硅橡胶密封胶的性能影响

采用硅烷偶联剂对超细CaCO3进行表面改性制备室温硫化(RTV)单组分硅橡胶密封胶,讨论了偶联剂的种类、用量及其表面改性方式对该密封胶性能的影响。研究结果表明,采用硅烷偶联剂事先对CaCO3进行表面处理的改性方法较好;其中用巯丙基三甲氧基硅烷偶联剂(A-189)处理的CaCO3对密封胶的增强效果较好(其拉伸强度为0.57 MPa、最大强度伸长率为159.60%),但脱模时间需要5 d,存在着明显的延迟硫化现象;用3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷偶联剂(KBE-402)处理的CaCO3对密封胶的增强效果(其拉伸强度为0.60 MPa,最大强度伸长率为105.00%)优于3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂(KBM-403)。     

KH-560和SEA-171表面处理纳米SiC改性氰酸酯树脂

采用模塑成型法制备了氰酸酯树脂(CE)/纳米SiC(nano-SiC)复合材料,分别采用小分子偶联剂KH-560和大分子偶联剂SEA-171对nano-SiC进行表面处理,考察了不同含量的nano-SiC对CE/nano-SiC复合材料性能的影响,采用透射电子显微镜(TEM)对复合材料的微观形貌进行表征,并通过模型对其作用机理进行了分析。结果表明,当w(nano-SiC)=1.0%时,经KH-560表面处理后的nano-SiC,其复合材料的冲击强度和弯曲强度比纯CE分别提高了86.28%和29.55%;经SEA-171表面处理后的nano-SiC,其复合材料的冲击强度和弯曲强度比纯CE分别提高了95.06%和34.69%;SEA-171的改性效果优于KH-560,对提高CE的力学性能更有利。