改性处理对汉麻秆粉/聚乳酸复合材料性能的影响

为了增加汉麻秆粉的利用率,减少成本,以可降解性聚乳酸(PLA)及汉麻秆粉(HP)制备HP/PLA生物降解复合材料。为了解决HP质量分数为50%时汉麻秆粉/聚乳酸复合材料(50-HP/PLA)的性能降低的问题,采用硅烷偶联剂(KH550)、钛酸酯偶联剂(TC201)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)对50-HP/PLA改性,研究不同改性剂对50-HP/PLA的吸水性能、拉伸性能、弯曲性能以及热稳定性能的影响。结果表明：与未改性的复合材料相比,改性后的50-HP/PLA拉伸弯曲强度均提高,SBS的添加使得50-HP/PLA的拉伸强度、断裂伸长率分别提高了41.47%和18.44%,其纯SBS的添加使得复合材料性能优于SBS+DOP;在KH550处理后的50-HP/PLA弯曲强度和弯曲模量达到最大,分别提高了61.2%和17.2%,其KH550改性效果优于TC201;经过改性剂处理后50-HP/PLA的吸水性均降低,且热稳定性均提高。改性后的50-HP/PLA的吸水性和力学性能均达到相关国家标准及行业标准的要求。     

表面改性剂增强玻纤/木塑复合材料力学性能研究

探究优化玻璃纤维(GF)长度和含量,添加不同含量的硅烷偶联剂和马来酸酐接枝聚乙烯对玻璃纤维/木塑复合材料(GF/WPC)的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度的影响。结果表明:复合材料中GF的临界长度为4 mm,拉伸强度和弯曲强度与未添加时比较分别提升11.16%和4.7%;最佳添加量为1.5%,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度与未添加GF比较分别提升10.8%、6.8%和28.3%;硅烷偶联剂添加量1.5%时,复合材料的力学性能达到峰值,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为24.5 MPa、36.2 MPa和13.3 k J/m2,与未添加GF相比分别增加6.6%、12.5%和15.3%;马来酸酐接枝聚乙烯表面处理后复合材料最大拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为26.5 MPa、38.9 MPa和14.8 kJ/m2,与未添加时提高27.4%、21.6%和23.3%,三项力学性能的提升幅度都比硅烷偶联剂要大,MAPE改善复合材料的力学性能优于KH550,加入表面活性剂对复合材料的结晶行为和热稳定性无明显影响。     

聚甲醛/海泡石纤维复合材料的制备与性能研究

为制备性能优良的聚甲醛（POM）基复合材料,以海泡石纤维（Sep）填充POM制备POM/Sep复合材料。研究硅烷偶联剂KH550表面改性填料对复合材料力学和摩擦学性能的影响。复合材料的力学性能以及摩擦学性能随着Sep含量的增加而改善,当有机改性海泡石纤维（O-Sep）含量为5.0 %（质量分数,下同）时,POM/O-Sep复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和冲击性能分别达到最优值68.43 MPa、89.81 MPa、3600.61 MPa和285.5 kJ/m2,与纯POM相比提高了28.6 %、51.9 %、79.1 %和8.8 %;且POM/5.0 %O-Sep复合材料的摩擦因数和磨损量分别达到0.072和3.6 mg,与纯POM相比降低了65.9 %和 35.7 %。     

界面改性对聚乳酸/Lyocell纤维复合材料结构与性能的影响

采用熔融共混法制备了聚乳酸（PLA）/Lyocell纤维复合材料,并通过力学性能、差示扫描量热仪、维卡软化温度及扫描电子显微镜等研究了硅烷偶联剂（KH550）和六亚甲基二异氰酸酯（HMDI）对复合材料结构与性能的影响。结果表明,与KH550相比,HMDI界面改性的效果较佳;随着偶联剂HMDI含量的增加,复合材料的力学性能呈现先增后减的趋势,当其含量为1 %（质量分数,下同）时,复合材料的维卡软化温度较未添加偶联剂时提高了5.1 ℃,且拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度也比未添加HMDI时分别提高了57.1 %、10.5 %、32.3 %、19.5 %和23.7 %。     

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 %。     

玻璃纤维增强聚酰胺性能的研究

以通用聚酰胺为基体,利用短切玻璃纤维(事先用硅烷偶联剂进行表面处理)对其进行共混改性。研究了玻纤含量分布对复合材料力学性能的影响,扫描电镜分析了玻璃纤维增强聚酰胺复合材料的断面特征。当玻璃纤维用量约为30%时,材料的拉伸强度、拉伸模量和弯曲强度、弯曲模量最好,这时的拉伸强度、弹性模量、弯曲强度和弯曲模量分别增长了45.8%、100.1%5、7.1%和110.4%,冲击强度为5.3 kJ.cm-2。玻璃纤维改善复合材料的界面状况,有提高聚酰胺复合材料力学性能的作用,因为玻纤表面能够与聚酰胺之间形成紧密的结合。     

3D打印PLA/麦秸粉复合材料的力学性能优化

将聚乳酸(PLA)作为基体,麦秸粉作为增强体,通过挤出成型工艺制备用于熔融沉积成型3D打印的木塑复合材料。采用正交试验设计的方法,通过对复合材料的力学性能进行测试,探索最佳的制备工艺。结果表明,随着麦秸粉平均粒径的增加,复合材料的弯曲强度与冲击强度出现先上升后下降的趋势,当平均粒径为120μm时,弯曲强度与冲击强度分别达到60.51 MPa,12.84 k J/m~2;麦秸粉的含量在1%时,复合材料的弯曲强度与冲击强度达到最大值,分别为62.87 MPa,12.72 k J/m~2;硅烷偶联剂KH550的加入会提高复合材料的力学性能,对冲击强度的作用效果强于弯曲强度,当KH550的添加量为8%时,冲击强度达到12.90 k J/m~2;马来酸酐接枝聚丙烯相容剂(MAPP)的添加会使复合材料的弯曲强度与冲击强度先上升后下降,当MAPP含量为1%时,复合材料的弯曲强度与冲击强度分别为62.68 MPa,11.91 k J/m~2,达到最大值。     

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。     

剑麻纤维接枝改性对其增强PLA复合材料性能影响

通过紫外光在剑麻纤维表面接枝甲基丙烯酸甲酯(MMA),利用改性后的剑麻纤维与聚乳酸(PLA)熔融共混制备纤维增强复合材料。结果表明:改性后的剑麻在1 729.9cm-1处出现明显的羰基吸收峰。当MMA质量分数为60%,光照时间为4min时,其改性剑麻纤维制备的复合材料拉伸强度、弯曲强度和冲击强度达到最优,与未改性剑麻纤维复合材料相比分别提高了37.53%,34.82%,79.45%。改性后的剑麻纤维在PLA基体中分散较好,嵌入到PLA基体中,相界面模糊。     

HGB表面改性及粒径分布对ABS/HGB性能影响

研究空心玻璃微珠(HGB)的表面改性和粒径分布对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)/HGB复合材料力学性能的影响.结果表明:HGB的表面改性可以提高ABS/HGB复合材料的拉伸、弯曲和冲击强度;硅烷偶联剂KH550的改性效果优于KH560的;粒径分布窄的HGB填充ABS复合材料具有较高的拉伸、弯曲和冲击强度.     

表面改性CNF对PBS/PLA共混物的湿热老化行为的影响

以硅烷偶联剂KH550对纳米纤维素(CNF)进行表面改性,利用双螺杆挤出机熔融共混制备一系列聚丁二酸丁二醇脂(PBS)/CNF母粒改性聚乳酸(PLA)复合材料,并在湿热老化试验箱中进行老化试验。通过扫描电子显微镜、广角X射线衍射仪、差示扫描量热仪、偏光显微镜等对复合材料的结晶和力学性能进行测试。结果表明,CNF可作为异相成核剂改善PLA的结晶行为,使PLA的结晶度提高;改性后,PBS/CNF复合母粒与PLA基体之间的相容性有较大改善;老化36 h后,PLA/PBS/CNF-KH550复合材料结晶进一步完善,其结晶度、拉伸强度和断裂伸长率较老化前分别提高了28.15 %、5.54 %和8.23 %。     

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。     

纤维素纳米纤丝/聚乳酸复合材料的制备及力学性能表征

通过熔融挤出法制备了纤维素纳米纤丝(CNFs)/聚乳酸(PLA)复合材料,考察了未改性、硅烷偶联剂(KH550)及表面活性剂(CTAB)改性CNFs对CNFs/PLA复合材料拉伸性能、流变行为及拉伸断面形貌的影响。结果表明:少量未改性CNFs与PLA有一定的相容性,但在CNFs含量较高时会导致力学性能下降;KH550改性CNFs可促进CNFs在PLA中的分散,当CNFs含量较高时具有增强效果;CTAB增容效果较差,使PLA的力学性能大幅下降。     

钛酸钾晶须表面改性及增强环氧树脂研究

采用表面包覆法对钛酸钾晶须(PTW)进行包硅处理,并用硅烷偶联剂KH550和KH560对包硅后的PTW进行表面改性,利用扫描电子显微镜和X射线荧光光谱对PTW进行分析。制备了环氧树脂(EP)/PTW复合材料,考察了改性方法、晶须含量、偶联剂种类等对复合材料拉伸强度、弯曲强度的影响。结果表明,KH560改性后的PTW能够较好地分散于EP中,对拉伸强度能够起到增强作用,当PTW用量为5份时,复合材料拉伸强度达到最大值45.33 MPa,断裂伸长率为3.19%,弯曲强度为171.41 MPa。     

玻璃纤维的表面改性及其聚乳酸复合材料的热性能分析

选用玻璃纤维(GF)作为聚乳酸(PLA)基体的增韧材料,并依次用硅烷偶联剂(KH550)和油酸(OA)对玻璃纤维表面进行二次改性制得改性玻璃纤维(OKGF),并通过共混法制备出PLA/GF和PLA/OKGF复合材料。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TG)和扫描电子显微镜(SEM)对改性前后的GF进行表征测试,通过SEM、差示扫描量热仪(DSC)探究了改性前后的玻璃纤维以及玻璃纤维含量对复合材料的微观形貌和热行为的影响。结果表明：油酸成功包覆在玻璃纤维表面,包覆量约占玻璃纤维质量的2%;OKGF的加入有效提高了GF与PLA基体的界面黏结性,改性玻璃纤维基本没有从基体中拔出的情况出现;PLA/OKGF复合材料的玻璃化转变温度下降1～7℃,冷结晶温度下降10～22℃,有效增强了PLA基体的结晶能力;当OKGF填充量为20%,二次升温速率为5和20℃/min时,PLA/OKGF复合材料的熔融结晶度分别达到了39.4%和39.2%,相较纯PLA分别提高了310.4%和266.4%。     

SiO_2杂化环保型酚醛树脂的研究与制备

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,成功制备了玻璃纤维增强型改性PF(酚醛树脂)基复合材料的基体树脂——环保型纳米SiO2/PF。研究结果表明:当w(TEOS)=10%时,PF/SiO2复合材料的综合性能相对最好,其拉伸强度(758 MPa)、弯曲强度(945 MPa)和冲击强度(261 kJ/m2)分别比未改性体系提高了144%、53%和30%;改性PF体系的最大失重速率温度比纯PF体系提高了40～50℃,其热分解第二阶段的活化能由134.41 kJ/mol升至240.72 kJ/mol;玻璃纤维增强型PF/SiO2复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率分别比纯PF体系降低了22.5%和8.4%。     

PE⁃UHMW/海泡石纤维复合材料的力学性能与摩擦学性能研究

采用硅烷偶联剂KH550对海泡石纤维（Sep）进行了改性,采用平板硫化机通过热压成型法制备了超高分子量聚乙烯（PE?UHMW）/Sep和PE?UHMW/改性海泡石纤维（O?Sep）复合材料,并通过红外光谱仪（FTIR）、电子万能试验机、扫描电子显微镜（SEM）等对Sep 及O?Sep的表面结构和复合材料的力学性能、摩擦学性能及磨痕形貌进行了表征和测试。结果表明,O?Sep表面存在KH550分子,其在复合材料中分布比Sep更为均匀;当O?Sep含量达到6 %（质量分数,下同）时,复合材料力学性能和摩擦学性能表现最佳,其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度分别为32.1 MPa,171.2 MPa、138.3 GPa和17.62 kJ/mm²,比纯PE?UHMW分别提高了41.4 %、40.0 %、95.6 %和36.9 %;其摩擦因数和磨损量分别为0.124和 0.1 mg,比纯PE?UHMW分别提高了77.1 %和80 %。     

纤维表面改性对PA66/玄武岩纤维复合材料性能影响

以CO_2和缩水甘油醚为原料合成了环状碳酸酯,通过环状碳酸酯与偶联剂KH–550的氨基反应制备两种新型表面改性剂,与KH–550分别对玄武岩纤维(BF)进行改性,得到三种改性纤维KBF,KBF–P,KBF–B。采用双螺杆挤出机共混制备了改性玄武岩纤维增强尼龙66(PA66)复合材料,考察其力学性能和吸水率;采用扫描电子显微镜、热同步分析仪对复合材料的微观结构和热稳定性进行研究。结果表明,与未改性的复合材料相比,纤维质量分数为20%的PA66/KBF–B复合材料的拉伸强度、弯曲强度、无缺口冲击强度分别提高了5.5%,5.9%,25.5%;随着KBF–B含量的增加,PA66/KBF–B复合材料的力学性能均得到提高,当KBF–B质量分数达到40%时,PA66/KBF–B的拉伸强度、弯曲强度、无缺口冲击强度比纯PA66提高了161.1%,148.7%,112.7%,且优于相同纤维质量分数的PA66/玻璃纤维复合材料;PA66/KBF–B复合材料的饱和吸水率仅为3.8%且具有优良的热稳定性。KBF–B表面粗糙,与PA66具有良好的相容性。     

改性剂对连续玻璃纤维增强PP复合材料力学性能的影响

采用熔体挤出浸渍工艺制备连续合股无捻粗玻璃纤维(CUGF)增强聚丙烯(PP)复合材料。研究了以硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和PP接枝马来酸酐(PP-g-MAH)为界面改性剂对CUGF填充PP复合材料的界面相容性和PP力学性能的影响。结果表明,PP/PP-g-MAH/CUGF复合材料的力学性能明显优于PP/KH550/CUGF复合材料。在CUGF的质量分数为27%时,PP/PP-g-MAH/CUGF复合体系的拉伸强度比PP/KH550/CUGF复合体系的拉伸强度提高了47%,弯曲强度提高了64%,冲击强度提高了30%;黏弹行为显示,PP/PP-g-MAH/CUGF复合体系的弹性模量和黏性模量始终处于高位,说明分子链之间的相互作用增强,链段运动受到限制,PP分子链松弛时间增加;扫描电子显微镜照片显示,PP-g-MAH改善了PP树脂与玻璃纤维间的相容性,提高了界面黏结强度,使得拔出的CUGF表面黏附了一层树脂。     

再生家电壳体聚丙烯材料性能改善研究

再生家电壳体聚丙烯材料通过玻璃纤维增强改性可以显著提升材料的拉伸强度及弯曲模量,但由于再生聚丙烯材料中杂质的影响,材料的缺口冲击强度没有获得明显提升。从改善再生家电壳体聚丙烯材料性能的角度出发,通过掺入再生聚丙烯、添加弹性体和改变玻璃纤维直径等研究了改性材料的性能差异。在全新聚丙烯与再生聚丙烯共混体系中,随着再生聚丙烯含量增加,改性材料的弯曲模量无明显变化,但缺口冲击强度急剧下降。当再生聚丙烯添加质量分数大于30%时,改性材料的缺口冲击强度下降35%。在玻璃纤维增强再生聚丙烯体系中,通过添加质量分数为5%的弹性体,可以显著改善改性材料的缺口冲击强度,同时保持良好的拉伸强度与弯曲模量;使用小直径玻璃纤维可以明显改善改性材料的缺口冲击强度,当玻璃纤维直径由14μm降低至10μm时,缺口冲击强度由8 kJ/m^(2)提升至11 kJ/m^(2)。