二氧化硅/玻璃鳞片协同增强的环氧树脂耐磨性研究

以环氧树脂(EP)为基体，通过添加玻璃鳞片(GF)和改性纳米SiO₂制备了SiO₂/GF/EP复合涂料，考察了纳米SiO₂添加量对复合涂料性能的影响，通过傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜对涂层的结构和断面形貌进行了表征。结果表明：利用硅烷偶联剂对纳米SiO₂进行改性处理，在其表面引入了可与环氧基团反应的氨基基团；当纳米SiO₂添加量为5%(质量分数)、GF添加量为30%(质量分数)时，复合涂层的硬度比纯EP提高了57.7%,磨损失重和摩擦系数比纯EP减小了57.0%、49.3%;改性纳米SiO₂和GF与EP基体界面相容性良好，与纯EP相比，SiO₂/GF/EP复合涂层的韧性和致密性明显提高。     

单分散无溶剂纳米SiO2流体对环氧树脂的改性

以纳米粒子SiO₂为核、表面活性剂N,N-十二基-N-甲基-N-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)氯化铵(SID3392)为颈状层、聚(乙二醇)4-壬基苯基醚3-磺丙基钾盐(PEGS)为冠状层,制备出了无溶剂纳米SiO₂流体。无溶剂纳米SiO₂流体为牛顿流体,在室温下具有较低的黏度,在26.5 ℃时其黏度为4.3 Pa·s,无溶剂纳米SiO₂流体中SiO₂的含量为13.65wt%。将该无溶剂纳米SiO₂流体加入环氧树脂中,制备了无溶剂纳米SiO₂流体/环氧树脂复合材料。TEM结果表明: 无溶剂纳米SiO₂流体在环氧树脂基体中具有良好的分散性。DSC测试表明: 无溶剂纳米SiO₂流体的加入会略微降低环氧树脂的固化温度。当纳米SiO₂流体加入量为2.5wt%时,复合材料的冲击性能提高了164.7%,玻璃化温度提高了15.4 ℃。断面SEM结果显示无溶剂纳米SiO₂流体能够提高环氧树脂的韧性。     

几种不同改性剂对稻草/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯复合材料性能的影响

以稻草纤维及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）为原料,分别以活性炭、Al₂O₃、SiO₂和硅烷偶联剂为增强改性剂,通过混炼-模压工艺制备了改性剂-稻草/ABS复合材料,对比研究了几种不同增强改性剂的增强效果及其增强机制。结果表明：硅烷偶联剂对稻草/ABS复合材料的增强效果较差,活性炭、Al₂O₃和SiO₂对稻草/ABS复合材料的增强均优于硅烷偶联剂,其中Al₂O₃的增强效果最佳。当Al₂O₃的添加量（Al₂O₃∶ABS质量比）为5%时,Al₂O₃-稻草/ABS复合材料的拉伸、弯曲及冲击强度分别达到最大值27.719 MPa、61.05 MPa和26.53 kJ/m²;当无机物添加量（无机物∶ABS质量比）为5%时,复合材料的耐水性能表现为：5% Al₂O₃ > 5%活性炭 > 5% SiO₂ > 未添加,与复合材料的力学性能梯度相符;改性剂-稻草/ABS复合材料的流变性能则表现为：5%活性炭 > 5% Al₂O₃ > 5% SiO₂ > 未添加。     

疏水性气相SiO2改性环氧树脂的耐电晕性能

采用砂磨机将疏水性气相SiO₂纳米粒子分散到无溶剂环氧树脂（Epoxy,EP）中,经加热固化后制备了不同掺杂量的疏水性气相SiO₂/EP复合材料,通过XRD检测和SEM表征,证实疏水性气相SiO₂纳米粒子以无定形态均匀分散在EP中。疏水性气相SiO₂/EP复合材料的理化性能测试结果表明:其热稳定性、介电常数、介电损耗和电导率均随纳米SiO₂粒子掺杂量的增加而有所升高;纳米SiO₂粒子掺杂量为2wt%时,击穿场强达到最大值为24.66 kV/mm,较纯EP材料提高了21.35%;疏水性气相SiO₂/EP复合材料耐电晕寿命随纳米SiO₂粒子掺杂量增加而增加。在室温、80 kV/mm电场强度下,纳米SiO₂粒子掺杂量为8wt%时,疏水性气相SiO₂/EP耐电晕寿命可达42.7 h,是纯EP的18.9倍。      

纳米SiO2-端羧基丁腈橡胶改性水性环氧树脂复合材料的制备及性能

以端羧基丁腈橡胶（CTBN）和纳米SiO₂（nano SiO₂）为增韧剂,先利用相反转法将CTBN与环氧树脂（EP）的共聚物制备成乳液,然后加入nano SiO₂进行共混,最后加入固化剂经梯度升温固化制得nano SiO₂-CTBN改性的水性环氧树脂（nano SiO₂-CTBN/WEP）复合材料。通过FTIR、SEM、TEM、万能拉伸试验仪和TG对nano SiO₂-CTBN/WEP复合材料的性能进行表征。结果表明：当CTBN含量为20%（与EP E-51的质量比）时,所制备的CTBN/WEP具有较好的储存稳定性,在此基础上加入nano SiO₂,当其含量为3%时增韧效果最好,nano SiO₂-CTBN/WEP的拉伸强度达14.5 MPa,断裂伸长率达9.1%,冲击强度为11.3 kJ/m²,弯曲强度达22.4 MPa,较未添加nano SiO₂的CTBN/WEP分别提高了40.1%、27.4%、73.9%和72.7%,其初始热分解温度也提高了近25℃。     

SiO2 / 氰酸酯纳米复合材料的力学性能和热性能

采用高速均质剪切法制备了SiO₂ / 氰酸酯(CE) 纳米复合材料, 并对该体系的静态力学性能、动态力学性能和热稳定性进行了研究。结果表明, 纳米SiO₂的加入提高了复合材料的冲击强度和弯曲强度。当SiO₂ 含量为0. 30 wt %时, 复合材料的冲击强度达最大, 增幅为88. 9 %; 当SiO₂含量为0. 15 wt %时, 材料的弯曲强度达最大, 增幅为2010 %。复合材料的储能模量和高温损耗模量较纯CE 树脂有明显提高, 玻璃化转变温度比纯CE 提高了31. 2 ℃, 热分解温度在SiO₂含量为0. 30 wt %时达最大, 失重为10 %时的热分解温度提高了25. 7 ℃。      

改性纳米SiO2/硅橡胶复合材料的制备及性能

为提高纳米SiO₂在硅橡胶（SR）基体中的分散性及两相间的界面结合力,设计以羟基硅油（HSO）和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）为纳米SiO₂的表面封端改性剂,并将改性SiO₂与双组份加成型液体SR复合得到改性纳米SiO₂/SR复合材料。通过一系列表征手段对改性纳米SiO₂的形貌结构及其在乙醇中的分散性等进行分析,研究了改性纳米SiO₂对纳米SiO₂/SR复合材料的断面形貌、力学性能及热稳定性的影响。结果表明:KH570成功接枝到纳米SiO₂表面并与SR基体间形成化学键。当HSO协同KH570改性纳米SiO₂时,可有效改善纳米SiO₂在SR基体中的分散性能及纳米SiO₂与SR两相间的界面结合性能,并显著提高纳米SiO₂/SR复合材料的力学性能和热稳定性。将SiO₂∶HSO∶KH570以质量比为2.0∶0.2∶0.6处理的改性纳米SiO₂粒子,得到的改性纳米SiO₂/SR复合材料起始热分解温度提高了230℃。当SiO₂∶HSO∶KH570质量比为2.0∶0.2∶0.45时,改性纳米SiO₂/SR复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了约1倍。      

不同碳链长度的硅烷偶联剂对纳米SiO2改性研究

使用不同碳链长度的硅烷偶联剂(甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷)分别对纳米SiO₂进行改性。采用FTIR、XPS、XRD、TGA等表征方法研究了SiO₂粒子改性前后的化学结构和接枝率;采用激光粒度测试和TEM研究了纳米SiO₂颗粒的粒径分布和微观形貌;采用沉降实验和接触角观察了纳米SiO₂粒子的水中分散性状态及其亲疏水性能。结果表明,硅烷偶联剂成功接枝在了纳米SiO₂颗粒表面。随着硅烷偶联剂碳链长度的增加,改性后SiO₂平均粒径呈现先减小后增大的趋势,团聚现象减弱。经十六烷基三甲氧基硅烷改性的纳米SiO₂颗粒接触角从11.7°提高至108.2°,由亲水性转变为疏水性。     

SiO2中空微球改性含硅芳炔树脂及其复合材料的结构与性能

采用SiO₂中空微球对含硅芳炔树脂（PSAC）进行改性,制备了SiO₂/PSAC复合材料,以改善PSAC固化后质脆的缺点,提高PSAC基复合材料的力学性能,拓展PSAC在航空航天领域的应用。对SiO₂/PSAC复合材料和石英纤维布增强SiO₂/PSAC（QF-SiO₂/PSAC）复合材料的结构与性能进行了研究,采用SEM分析SiO₂/PSAC树脂浇铸体和QF-SiO₂/PSAC复合材料断面微观结构,并分析SiO₂的增韧机制。采用DMA和TGA分析了SiO₂/PSAC复合材料耐热性能和热稳定性,虽然SiO₂会导致树脂耐热性能略有下降,但其中空结构使树脂具有优异介电性能。当SiO₂的添加量达2wt%时,SiO₂/PSAC树脂浇铸体弯曲强度达22.3 MPa,失重5%温度为551℃,1 000℃残留率为86.5%;QF-2SiO₂/PSAC复合材料的弯曲强度为298.3 MPa,弯曲模量达31.0 GPa,分别提高了27.5%、59.0%;当SiO₂添加量为5wt%时,QF-5SiO₂/PSAC复合材料的剪切强度提高了16.0%。      

纳米SiO2/环氧复合钢板涂层材料机械及耐腐蚀性能

研究了纳米SiO₂添加量对环氧复合钢板涂层硬度、 T弯和应变等机械性能的影响, 并通过盐雾试验和电化学交流阻抗技术对涂层的耐腐蚀性能进行了测试。研究表明, 纳米SiO₂添加量为2.0%时, 涂层性能有较大的提高, 铅笔硬度从H提高到2H, T弯从4T改善到2T, 涂层的耐盐雾时间也由720h增加到1030h, 提高了40％以上。从电化学交流阻抗谱图得出, 添加量为2.0%的纳米SiO₂复合涂层的阻抗值最大, 高于未添加纳米SiO₂涂层的阻抗值近2个数量级。另外, 涂层的SEM照片显示, 纳米SiO₂添加量为2.0%时, 颗粒较均匀地分散, 黏接紧密, 形成较为致密的复合涂层。      

纳米SiO2表面改性研究

以乙醇为分散介质,用硅烷偶联剂γ-(2,3-环氧丙基)氧化丙基三甲氧基硅烷(KH-560)对纳米SiO2进行表面改性.讨论了偶联剂用量对SiO2改性的影响,并采用红外光谱、热失重、扫描电镜、表面羟基滴定等手段表征改性效果.结果表明,硅烷偶联剂与纳米SiO2发生化学反应并接到SiO2表面,改性后的SiO2在有机物中的分散性明显改善.     

羟基磷灰石的表面改性对羟基磷灰石/聚醚醚酮复合材料力学和摩擦性能的影响

采用共沉淀法制备纳米羟基磷灰石（HA）,并用硅烷偶联剂KH560对其进行表面改性;然后,以聚醚醚酮（PEEK）为基体,通过热压成型工艺制备原始HA/PEEK与改性HA/PEEK复合材料。考察两种HA的引入对复合材料结构、力学性能和摩擦性能的影响。利用XRD、FTIR、FESEM、拉伸测试、DMA和摩擦测试对两种HA/PEEK复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明：HA表面引入了硅烷偶联剂KH560;改性前后HA的晶型结构没有明显改变;两种HA对PEEK基体的结晶结构也没有产生影响;改性HA在PEEK基体中分散均匀;与纯PEEK相比,10wt%改性HA/PEEK复合材料的储能模量增加了55.56%,玻璃化温度增加了3.6℃,磨痕深度降低了31.1%,有效改善了复合材料的热力学性能和摩擦性能;改性HA/PEEK拉伸强度为68.33 MPa,能够满足人骨的强度要求。     

云母粉表面改性提高云母纸拉伸强度的研究

利用硅烷偶联剂"分子桥"作用对云母粉进行表面处理,通过自乳化改性的环氧树脂和聚丙烯酰胺,使云母粉表面桥联的环氧基团发生交联反应,显著提高云母纸拉伸强度。结果表明:当硅烷偶联剂、改性环氧树脂、聚丙烯酸胺的质量分数分别为0.5%、1.0%、0.5%时,云母纸拉伸强度由72.17 N/m提高到151.3 N/m。硅烷偶联剂水解产生的硅羟基与云母表面的羟基发生化学键的结合,另一端的氨基与改性环氧树脂中的环氧基团反应,增强了改性环氧树脂对云母表面的结合力。     

一种含腈基的硅烷偶联剂改性石英纤维/含硅芳炔复合材料

设计并合成了一种含有二腈基的硅烷偶联剂DCA（Dicyanide-containing Silane Coupling Agent）,采用FTIR、1H-NMR、13C-NMR表征了其化学结构。将DCA添加到石英纤维/含硅芳炔（QF/PSA）复合材料体系中,DCA含量为QF的2.0wt%时,常温条件下改性后的QF/PSA复合材料层间剪切强度（ILSS）和弯曲强度分别提升了63.3%和28.1%;250℃时ILSS和弯曲强度的保留率分别为83.0%和81.9%;500℃时ILSS和弯曲强度的保留率分别为54.7%和60.0%。偶联剂DCA固化后的热失重5%的温度（T_d5）为357.8℃,900℃时残炭率为55.7%。XPS和DSC数据表明,偶联剂DCA在QF/PSA复合材料界面形成化学桥接,其中腈基在229℃固化,炔基在245℃参与PSA的固化,在PSA与QF间形成强界面层。SEM观察表明,经偶联剂DCA改性后QF/PSA复合材料的破坏属于韧性断裂。新型偶联剂DCA可显著改善QF/PSA复合材料界面,提高其高温力学性能。      

偶联剂改性纳米硅溶胶的接枝率及稳定性

为改善纳米硅溶胶与有机物间的亲和性及分散稳定性,用硅烷偶联剂对碱性纳米硅溶胶进行表面接枝改性。分析了偶联剂用量、反应温度和反应时间对接枝率、分散稳定性及微观形貌的影响。结果表明,偶联剂KH560更适合做碱性纳米硅溶胶的表面改性剂,且制备的改性纳米硅溶胶表面可接枝KH560;从接枝率变化梯度来看,KH560用量对接枝率影响最大,当KH560含量为12.5%、反应时间为5h、反应温度为60℃时,改性接枝率及Zeta电位绝对值最高,分别为7.37%和55.6mV。     

紫外辐照对EVOH/纳米SiO2复合材料性能的影响

用硅烷偶联剂y-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）对纳米SiO2进行改性,采用熔融共混法制备了合SiO2的质量分数为5％的乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）／纳米SiO2复合材料,并吹塑成薄膜,将复合膜进行不同时间、不同强度的紫外辐照处理。利用FTIR、TEM、SEM对纳米SiO2和复合材料进行了表征分析,测试了复合材料紫外辐照处理前后的阻隔性能和力学性能。结果表明：纳米SiO2与偶联剂KH550形成化学键合,经紫外辐照处理的EVOH／纳米SiO2复合膜的力学性能、阻隔性能得到了较大地提高。     

SPTW 对聚丙烯复合材料力学性能的影响

目的研究六钛酸钾晶须添加量的不同对聚丙烯复合材料力学性能的影响。方法采用硅烷偶联剂KH550改性六钛酸钾晶须(SPTW),利用熔融共混法,将改性过的六钛酸钾晶须与聚丙烯(PP)、马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)熔融共混制得PP/PP-g-MAH/SPTW复合材料。结果比较不同含量的六钛酸钾晶须对复合材料力学性能的影响,发现添加适量改性过的六钛酸钾晶须可明显改善复合材料的力学性能。随着六钛酸钾含量的不断增加,其弯曲强度也增大,当SPTW的质量分数为12%时,弯曲强度提高了21.5%,随着含量的继续增加,弯曲强度开始下降;其拉伸强度和冲击强度都呈先增加后降低的趋势,在SPTW质量分数为8.3%左右时,其拉伸强度和冲击强度分别提高了19.7%和31.8%。结论在聚丙烯中添加经硅烷偶联剂KH550改性的SPTW,其质量分数为12%时,力学性能最佳。     

硅烷修饰对环氧树脂/纳米介孔MCM-41复合材料性能的影响

用偶联剂将纳米介孔MCM-41粉体修饰后与环氧树脂溶液共混,制备出环氧树脂/MCM-41纳米复合材料.研究了偶联剂的含量和不同溶剂的修饰对纳米介孔MCM-41粉体分散性和复合材料力学性能的影响.结果表明,加入适量的偶联剂和在极性较小的介质中修饰,可制备出单分散的纳米介孔MCM-41颗粒增强的新型网络复合材料.偶联剂中的有机基团-(CH2)3-NH2不仅进入孔道、修饰了MCM-41的孔壁,而且使介孔分子筛保持了有序的孔道结构.环氧树脂高分子链与偶联修饰后的MCM-41颗粒的内、外表面以强烈的化学键结合,使MCM-41颗粒均匀分散在聚合物基体中,提高了材料的力学性能,其拉伸强度比基体树脂提高了69%,杨氏模量提高了90%.     

硅烷类偶联剂KH-570对T-ZnOw的表面改性研究

选用硅烷类偶联剂KH-570对T-ZnOw进行湿法表面化学改性。探讨了改性条件对改性效果的影响,并采用活化指数、接触角测定、红外光谱测定等手段对改性效果作了表征。结果表明,对T-ZnOw表面改性的最适宜的条件为:pH值为6,室温下水解1h,偶联剂用量为3%,在65℃偶联2h。采用改性方法和条件,可以取得满意的改性效果,改性后的T-ZnOw分散性得到了明显改善。     

耐蒸煮软包装用聚氨酯胶粘剂的研究

目的以聚酯二元醇(PBA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、植物油多元醇蓖麻油和硅烷偶联剂为原料,制备一种耐蒸煮的无溶剂聚氨酯胶粘剂。方法采用红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)等手段对胶粘剂的结构和性能进行了分析表征,同时考察了不同有机硅烷偶联剂的添加量对胶粘剂固化时间、粘结强度、固化膜吸水率等的影响。结果适量添加硅烷偶联剂可以有效提高胶粘剂的粘结强度、热稳定性和耐蒸煮性,但是硅烷偶联剂添加量过多会导致胶粘剂分层,固化困难。结论硅烷偶联剂添加量在1%~2%为最佳。