棉籽蛋白/聚氨酯复合材料的制备与性能

为了开发棉籽蛋白在材料领域的应用,利用含肽键的棉籽蛋白与含酰胺基的聚氨酯预聚物共混改性反应制备复合材料,来改善棉籽蛋白的力学性能和耐水性,以保持其生物降解性.利用反应挤出技术,将棉籽分离蛋白与聚氨酯预聚物共混挤出,采用热压工艺,制备了聚氨酯预聚物交联的可降解棉籽蛋白复合材料.结果表明,该材料的加工性、力学性能和耐水性优良.随着聚氨酯组分的增加,材料的断裂伸长率增加,耐水性提高,其中,聚氨酯预聚物质量分数为50%的复合材料,其拉伸强度、断裂伸长率和耐水性分别达到7MPa、150%和20%,是优良的可降解韧性复合材料.     

聚乳酸的增韧阻燃性能

针对聚乳酸(PLA)易燃和脆性大等缺点,采用聚磷酸铵(APP)和聚乙二醇(PEG)对PLA进行了改性,同时控制PLA、APP和PEG之间的质量比例为5.7∶1.17∶1,研究了液晶聚合物(LCP)对复合材料的阻燃性能和力学性能的影响.结果表明,当添加质量分数为15%的APP时,复合材料的极限氧指数(LOI)可以达到30.1%,而仅添加相同质量分数的PEG时,复合材料达不到阻燃效果.PLA/APP/PEG复合材料相比纯PLA具有较高的残炭率.加入PEG后复合材料的断裂伸长率明显提高,而LCP的添加提高了复合材料的拉伸强度,但降低了复合材料的断裂伸长率.     

混合纤维对尼龙66的增刚研究

以尼龙66（PA66）为基体,研究和分析玻璃纤维和碳纤维混杂对尼龙66增刚的影响.固定玻璃纤维质量分数为24.6%,改变碳纤维的质量分数,将玻璃纤维（GF）、碳纤维（CF）先用硅烷偶联剂KH550进行表面处理,用双螺杆挤出造粒和注塑成型方式制备GF/CF增刚PA66复合材料,对试样进行拉伸模量、拉伸强度、弯曲模量、弯曲强度、缺口冲击强度等性能测试,并利用扫描电镜分析复合体系的冲击断面特征.研究结果表明：GF/CF混合纤维对PA66具有很好的增刚效果.     

煤矸石粉填充聚丙烯复合材料的性能研究

采用熔融共混法制备了煤矸石粉填充的聚丙烯(PP)复合材料,并加入聚丙烯-马来酸酐接枝物(PP-g-MA)进行改性,研究了二元(PP+煤矸石粉)及三元(PP+煤矸石粉+PP-g-MA)复合材料的熔体流动性、力学性能和断裂行为.结果表明:煤矸石粉质量分数小于30%时,对二元复合材料的拉伸屈服强度和熔体流动性影响不大;PP-g-MA质量分数为3%左右时,能够提高三元复合材料的拉伸强度和冲击强度;PP-g-MA质量分数增大至5%时,三元复合材料的比基本断裂功明显高于二元复合材料.     

聚乙醇酸/脂肪族聚酯复合材料的制备及其性能分析

为了改善聚乙醇酸(PGA)复合材料在常温下的降解和力学性能,以PGA为原料、脂肪族聚酯(聚酯-A)为填料,通过熔融共混法制备了PGA/聚酯-A复合材料,并分析了聚酯-A质量分数对于复合材料力学性能和降解速率的影响。结果表明：当聚酯-A质量分数为15%时,复合材料的拉伸应力和断裂伸长率分别达到89.18 MPa和4.21%,相较于PGA分别增加了117.19%和120.42%;复合材料样条降解30 d后质量损失为4.13%,相较于PGA下降了61.62%;随着聚酯-A质量分数的增加,复合材料中PGA组分结晶度先降低后增加,复合材料的拉伸强度先增加后减小、断裂伸长率逐渐增加、降解速率逐渐降低、亲水性增加;在复合材料样条断面观察到“海岛”结构的微观形态,并且随着聚酯-A质量分数提高而更加明显地出现两个组分之间的相分离现象。PGA/聚酯-A复合材料可以有效改善PGA在常温下的力学和降解性能,研究可为制备兼具高力学性能和低降解速率的PGA基复合材料提供理论参考。     

改性石墨烯/氯丁橡胶复合材料的制备及性能

以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)改性石墨烯(GE)为分散相加入氯丁橡胶(CR)基体中,混炼制备出改性石墨烯/氯丁橡胶(KH-GE/CR)复合材料.采用傅里叶红外光谱仪,X射线衍射仪和扫描电镜对改性前后石墨烯的结构进行表征,考察了硫化温度、不同含量KH-GE对KH-GE/CR复合材料力学性能和导电性能影响.结果表明:KH-570改性后的GE层间距增大,改善了在CR基体中的分散性;KH-GE/CR复合材料较佳硫化温度为180℃;KH-GE含量为1.5g时力学性能和导电性能良好,拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度较未添加KH-GE分别提高了123%、32%和29%.     

石墨改性聚全氟乙丙烯导热复合材料的性能

研究了新型耐腐蚀换热器的制作材料,旨在避免烟气余热回收时,因烟气温度低于其酸露点温度而产生的低温腐蚀.采用石墨填充聚全氟乙丙烯(fluorinated ethylene propylene,FEP),并添加一定量的碳纤维,制备出导热性能较好、抗冲击且耐腐蚀的石墨改性FEP导热材料.通过导热性能、力学性能及耐腐蚀性能研究,确定了适用于制作烟气余热回收系统中换热器的复合材料中石墨的填充质量分数.实验表明,石墨的质量分数越高,导热复合材料的热导率越大,但其拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度会随着石墨填充质量分数升高逐渐降低.     

聚乙烯醇/纳米氧化锌复合材料的性能

为了改善聚乙烯醇的性能,通过熔融挤出的方法制备了聚乙烯醇/纳米氧化锌复合材料.采用力学性能测试、热分析、X射线衍射和紫外光谱研究了纳米氧化锌对聚乙烯醇力学性能、热稳定性、结晶性能和紫外屏蔽性能的影响.结果表明:复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别在纳米氧化锌含量为1.0wt%和0.5wt%时达到最大值,拉伸强度比纯聚乙烯醇提高了20.27%,断裂伸长率略高于纯聚乙烯醇;当纳米氧化锌含量为2.0wt%时,复合材料失重10%的温度比纯聚乙烯醇提高20℃;纳米氧化锌显著提高了聚乙烯醇的耐光老化性能,同时使聚乙烯醇中产生了新的晶相.纳米氧化锌的加入有助于多种性能的改善.     

聚乳酸/聚丙烯的共混改性及热学和力学性能

针对聚乳酸力学性能和耐热性差以及聚丙烯生物降解能力差等缺点,将聚乳酸和聚丙烯按照一定比例进行共混,以聚乙二醇为增容剂,采用双螺杆挤出机制备了聚乳酸/聚丙烯共混物,并分析了共混物力学性能和热学性能的变化.结果表明:共混物的结晶温度低于纯聚乳酸;当聚乙二醇的质量分数为9%时,共混物的两相达到完全相容,共混物的热稳定性和韧性得到提高,最大断裂伸长率为纯聚乳酸的3. 7倍,但拉伸强度和弯曲强度下降;共混物的热学和力学性能均优于聚乳酸和聚丙烯.     

热致聚酰胺液晶增韧尼龙6及共混物的形貌

在不添加相容剂的情况下,将PA6与不同质量分数的热致聚酰胺液晶(TLCP)在Haake转矩流变仪上共混得到PA6/TLCP复合材料,并对其相形态、拉伸性能及断面形貌进行了表征。由于TLCP的分子与PA6分子之间的相互作用,添加少量的TLCP(w(TLCP)≤10%)可以与尼龙直接增容,而不出现相分离的现象。加入质量分数为5%的TLCP,复合材料的拉伸强度较纯PA6提高了5.2%,弹性模量提高38.3%,断裂伸长率提高逾280%,拉伸断面形貌出现明显的"脆-韧"转变。但TLCP的质量分数进一步增加到15%时,因为TLCP无法进一步有效地分散到PA6的内部而发生自团聚,形成应力点和相分离,复合材料的力学性能呈下降趋势,故加入适当的TLCP可以有助于提高共混物的韧性,并保持拉伸模量。     

不同尺寸石墨烯/聚酰胺66复合材料的制备与性能

为了研究不同尺寸石墨烯对聚酰胺66(PA66)性能的影响,利用高速剪切的方法来改变石墨烯的尺寸,制备出不同片径尺寸的石墨烯;先将石墨烯分散在去离子水中,通过控制剪切时间来获得不同尺寸的石墨烯,利用熔融共混将石墨烯与PA66混合得到复合材料,再利用微型注塑机制备得到复合材料哑铃型样条;利用透射电镜、示差扫描量热仪、万能拉伸机、X射线衍射仪对石墨烯的尺寸、复合材料的结晶度、力学性能、晶粒大小进行测试分析。结果表明:PA66加入石墨烯,聚合物的熔点、力学强度和结晶度都有一定的提升,相比于纯PA66熔点提升了3～5℃,力学强度提高了100～180 N,结晶度提高了2%～3%;石墨烯的添加量质量分数为0.3%时复合材料的力学性能最佳,石墨烯尺寸在2～3μm时,复合材料的拉力达到949.11 N,结晶度为33.2%;PA66力学性能随着石墨烯尺寸的减小先增加后减小。     

润滑剂对玻纤增强PA66的机械性能影响

利用双螺杆挤出机制备长玻纤增强尼龙66(PA66/GF)复合材料,研究不同的润滑剂对PA66/GF复合材料的力学性能影响.结果表明,润滑剂的加入不仅使GF在PA66基体中基本呈均匀排布,而且使材料的力学性能有很大的改善.随着TAF加入量的增加,PA66/GF复合材料的各项力学性能均呈现上升趋势;而随着EBS加入量的增加,各项力学性能均呈现下降趋势.     

石墨烯/HDPE复合材料的制备及性能研究

以可膨胀石墨为原料,采用微波加热法和熔融共混法成功制备了石墨烯/HDPE复合材料.运用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、X-射线衍射仪(XRD)和拉伸测试等方法对其性能进行表征.结果表明：厚片石墨烯(TSG)与HDPE基体具有良好的相容性;同时片层结构的石墨烯为HDPE结晶提供异相成核剂,使其结晶度提高;当加入的TSG质量分数为0.3%时,HDPE拉伸强度由22.5 MPa提升到24.9 MPa,提升了10.7%,弯曲模量由443.5 MPa提升到510.4 MPa,提升了15.1%,冲击强度由55.3 kJ/m²提升到56.0 kJ/m²,提升了1.3%,明显提高了复合材料力学性能.     

玻纤、木粉组合增强PP复合材料的制备及性能研究

制备玻纤与木粉组合增强聚丙烯（PP）复合材料,并研究材料的湿热性能、力学性能、表面性能及其影响因素．结果表明：随木粉含量的增加,复合材料的吸湿率增大,密度降低,拉伸强度和断裂伸长率减小,但对冲击强度影响不大,且木粉可以有效改善材料表面的亲水性,提高表面张力;而随玻纤含量的增加,材料的吸湿率减小,密度增加：适当的玻璃纤维含量能提高材料的拉伸强度和冲击强度,但玻纤含量超过一定值时,PP复合材料的断裂伸长率反而会降低;用KH-550偶联剂处理、木粉质量分数〈10％、玻纤质量分数〈15％的玻纤木粉组合增强PP复合材料的综合性能较好．     

硅烷交联聚乙烯/氢氧化镁复合体系性能研究

采用单螺杆挤出机作为反应器,以氢氧化镁(MH)为无卤阻燃剂,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为增容改性剂,制备出硅烷交联聚乙烯无卤阻燃材料。通过测试体系氧指数、拉伸强度、断裂伸长率以及采用SEM观察材料断面形貌,研究了交联度、氢氧化镁和EVA用量对复合体系阻燃性能、力学性能的影响,及EVA对硅烷交联/氢氧化镁(SXPE/MH)的微观结构的影响。结果表明,当凝胶质量分数为69%时,复合体系的氧指数为26.4,比未交联的增加了7.3%,拉伸强度达到24.3 MPa,提高了55.8%;当m(MH)∶m(PE)=140∶100时,SXPE体系的氧指数达到28.5,但其拉伸强度为19.1 MPa,下降了20%,断裂伸长率仅为130%,下降了51.8%;当m(EVA)∶m(PE)=10∶100时,复合体系氧指数为27.3,断裂伸长率增加到270%,达到最大值,比未添加EVA体系断裂伸长率增加了64.6%。     

微波法制备石墨烯及其功能化对环氧树脂性能的影响

为了高效低成本地制备高质量石墨烯,在微波炉中加热可膨胀石墨（graphite intercalation on compounds,GIC）制备膨胀石墨,然后将聚醚胺（D2000）接枝在石墨烯（GnPs）表面,制得功能化石墨烯（D2000-g-GnPs）并分析其表征。随后用超声分散和磁力搅拌制备了环氧树脂（epoxy resin,EP）/石墨烯复合材料黏合剂。研究改性前后石墨烯对增强环氧树脂机械性能和拉伸断裂面表面形貌的影响。实验表明,环氧树脂的拉伸强度、杨氏模量、断裂韧性以及断裂能量释放率都随着石墨烯含量的增加先增加后减少,在改性石墨烯质量分数达到0.3%时复合材料的机械性能达到最大值。拉伸强度达到76.269 MPa,比未改性前的石墨烯/环氧树脂复合材料提高了24.95%;杨氏模量达到1.315 GPa,提高了10.97%;断裂韧性达到1.79 MPa·m0.5,提高了16.23%。此外,添加D2000-g-GnPs使环氧树脂黏合剂的导电性大幅提高,得到较低的渗流阈值为1.0%。     

石墨填充聚四氟乙烯复合材料的拉伸试验研究

通过对添加石墨的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料进行拉伸试验,考察石墨的添加量对改性复合材料拉伸强度的影响.得到了试样的拉伸强度及其拉伸性能曲线.试验结果表明,石墨的添加量对改性PTFE的性能影响很大.当石墨体积分数为24%时,改性PTFE复合材料的拉伸强度较纯聚四氟乙烯降低了48%,仅为12.2 MPa;随着石墨含量的继续增加,改性PTFE复合材料的力学性能持续明显降低.     

氧化石墨烯-多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能研究

通过对原始多壁碳纳米管进行功能化处理,得到了羧基功能化的多壁碳纳米管,并利用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜分别对它们的形貌进行了观察.研究了在环氧树脂中加入多壁碳纳米管和氧化石墨烯总质量分数为0. 1%的前提下,不同比例的多壁碳纳米管与氧化石墨烯对环氧树脂纳米复合材料力学性能的影响.结果显示,氧化石墨烯和多壁碳纳米管确实能够改善环氧树脂复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、储能模量等力学性能,氧化石墨烯对于复合材料拉伸性能的提高要优于多壁碳纳米管,而多壁碳纳米管对复合材料弯曲性能的改善要优于氧化石墨烯.     

玻璃纤维的含量对复合材料的力学性能影响及表征研究

为研究不同质量分数的玻璃纤维对增强聚丙烯复合材料力学性能的影响,选择直径为10μm的玻璃纤维制备复合材料小样.测试在不同质量分数时材料的拉伸强度、弯曲弹性模量等力学性能,并应用扫描电镜(SEM)对其微结构进行表征.结果表明:玻璃纤维质量分数对复合材料的取向分布有很大影响,随着玻璃纤维质量分数增加,拉伸强度增大,但弯曲弹性模量、弯曲强度变化不明显.此外,随着质量分数的增加,复合材料的脆性变大;SEM分析表明复合材料中玻璃纤维有一定的取向且分布相对均匀,玻璃纤维和复合材料基体结合良好.     

纳米复合材料的结构与性能

以纳米Al2O3为增强材料，制备了EVA/Al2O3纳米复合材料，并采用FESEM、FT-NIR、SEM等测试手段表征纳米Al2O3微粒在EVA基体中的分散性与结构，研究了纳米Al2O3的质量分数对纳米复合材料力学性能的影响。结果表明：Al2O3微粒以20 nm左右的粒径分散于EVA基体中，并与EVA形成化学键合结构，复合材料的断裂机理发生变化。填充质量分数为0.5%的纳米Al2O3微粒时，拉伸强度提高13.0%；当加入的纳米Al2O3的质量分数为1%时，断裂伸长率可提高13.3%。