气相生长纳米碳纤维/环氧树脂复合材料的制备及其力学性能

为了改善气相生长纳米碳纤维(VGCNFs)在环氧树脂中的分散性能和界面结合性能,利用两步化学氧化法对VGCNFs表面进行化学改性,制备了VGCNF/环氧树脂复合材料,并对复合材料的力学性能进行了研究。利用傅立叶红外光谱分析仪,透射电子显微镜,场发射电子扫描显微镜及万能材料强力测试仪分别对样品的微观结构和力学性能进行测试分析。结果表明:经过表面处理的VGCNFs在环氧树脂中均匀分散;添加少量VGCNFs的复合材料的拉伸强度和杨氏模量得到了显著提高;拉伸强度在VGCNFs的添加量的质量百分数为8%时达到极值,相比同等添加量的未经表面处理的VGCNFs制备的复合材料的拉伸强度提高了12.2%。     

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.     

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.     

玻纤表面毡改善层合复合材料层间断裂韧性

采用玻纤表面毡作为增韧剂,添加到复合材料层间构建结构化增韧层,对VARTM成型的玄武岩织物增强环氧树脂复合材料进行层间增韧改性,并对增韧前后复合材料的Ⅰ型、Ⅱ型层间断裂韧性及冲击后剩余压缩强度进行了测试.结果表明:经玻璃纤维表面毡增韧后,层合复合材料的断裂韧性G_ⅠC从27.6 J/m~2增加到48 J/m~2,G_ⅡC从87.2 J/m~2增加到122.5 J/m~2,Ⅰ型、Ⅱ型层间断裂韧性分别提高了73.9%和40%,材料的冲击后压缩强度CAI值从103.75 MPa增加到129.22 MPa,提高了24.5%.SEM图像表明:低黏度树脂对玻纤表面毡具有较好的浸透作用,无规排列的玻纤在层间与环氧树脂形成了非反应诱导相分离的双连续相结构,获得了显著的增韧效果.     

包覆法制备Gp/SiC复合材料的显微结构和性能

以不同粒径的石墨颗粒和SiC粉体为原料,采用SiC粉体包覆石墨颗粒的方法,于2000℃热压制备了石墨/碳化硅（Gp/SiC）复合材料.利用扫描电子显微镜（SEM,EDS）分析了材料的金相和断口显微结构.研究表明,石墨粒径较小且质量分数较少的复合材料比石墨粒径较大且质量分数较多的复合材料在热压工艺中更致密.石墨颗粒呈岛状紧密地镶嵌在SiC基体中,石墨与SiC界面处C和Si的扩散不明显.复合材料的相对密度、抗折强度,断裂韧性和硬度随石墨粒径和质量分数的减少而增加.断口形貌表明SiC陶瓷基体为脆性,石墨为韧性断裂.当石墨粒径为125μm、SiC与石墨的质量比为3.5时,复合材料的综合性能最佳,开口气孔率为0.3%,相对密度为97.9%,抗折强度为75±15 MPa,断裂韧性为5.4±0.5 MPa.m1/2,硬度为26.8±3GPa.     

阻燃化改性海泡石纤维/LDPE复合材料的制备与性能

采用带有高活性端基的无卤膨胀型阻燃剂（PSPHD）对海泡石纤维（SEP）进行接枝改性,制备了阻燃化海泡石纤维（PSPHD-SEP）;通过熔融共混制备了低密度聚乙烯（LDPE）/海泡石纤维阻燃复合材料;通过拉伸试验和冲击试验对LDPE/SEP,LDPE/PSPHD-SEP复合材料进行了力学性能分析;通过氧指数（LOI）以及垂直燃烧（UL-94）对复合材料的阻燃性能进行了研究;利用扫描电镜（SEM）、漫反射-傅里叶变换红外光谱仪（DR-FTIR）对燃烧后的炭层结构和组成进行了表征和分析。结果表明：两组复合材料的拉伸强度和冲击强度随海泡石量的增加呈现先增大后减小的趋势,且在相同添加量条件下,LDPE/PSPHD-SEP体系的拉伸强度和冲击强度更高。阻燃化改性海泡石纤维（PSPHD-SEP）提高了复合材料的阻燃性能,在与聚磷酸铵（APP）、季戊四醇（PER）的复配体系中,当阻燃化改性海泡石纤维添加量达到5%时,复合材料的氧指数达到26.8,垂直燃烧测试达到V-0级。PSPHD促进了炭层与海泡石纤维的交联,形成更加致密的炭层,大幅提高了复合材料燃烧后的残炭量。     

尼龙66/氧化石墨烯纳米复合材料力学性能的分子动力学模拟

氧化石墨烯是一种理想的纳米填料,可以用于提高聚合物复合材料的力学性能。利用分子动力学模拟和ReaxFF反应力场研究了尼龙66/氧化石墨烯纳米复合材料的力学性能。模拟结果表明:氧化石墨烯片在尼龙66基体中具有较好的分散性,加入5片氧化石墨烯片后(质量分数为3%),尼龙复合材料在室温下的密度为1.12g/cm3,玻璃化转变温度为389 K;复合材料的屈服强度和杨氏模量比纯尼龙66分别提高了27%和49%,达到2 512 MPa和9 448 MPa;氧化石墨烯分子和尼龙分子链间能形成分子间氢键,通过氢键分析揭示了尼龙66/氧化石墨烯复合材料力学性能增强的微观机理,当拉伸过程开始后,每片氧化石墨烯和尼龙分子链间的氢键数量保持在3~4个,这些分子间氢键使得氧化石墨烯片和尼龙分子间保持着较强的结合力,尼龙基体所受的拉伸应力能够转移到强度更高的氧化石墨烯片上,从而实现材料力学性能增强的效果。     

碳纤维上电聚合噻吩对复合材料性能的影响

为了改善碳纤维与树脂基体之间的界面性能,以噻吩为单体,采用循环伏安法对碳纤维进行电化学聚合改性.利用扫描电子显微镜研究了电化学聚合改性前后碳纤维的表面结构变化,采用电脑伺服控制材料试验机测试了碳纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能.结果表明,当噻吩浓度为0.4 mol/L时,峰值电流增加幅度最大,电聚合效果最佳.当循环次数达到60次时,碳纤维表面电化学聚合反应完全,碳纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度可由13.46 MPa增加到23.79 MPa,提高约76.75%.电化学聚合后大量片层状聚噻吩聚合物在碳纤维表面聚集,碳纤维与环氧树脂基体紧密结合,界面性能明显提高.     

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.     

腈纶增强吸水膨胀丁腈橡胶的制备及其性能研究

采用腈纶作为增强填料,与丁腈橡胶、吸水树脂通过共混制备改性吸水膨胀丁腈橡胶复合材料。研究了腈纶、吸水树脂用量对吸水膨胀丁腈橡胶吸水性能与力学性能的影响,并用扫描电子显微镜表征了纤维在橡胶中的分散状况。结果表明,腈纶在吸水膨胀丁腈橡胶中分散均匀,且当腈纶用量为10份、吸水树脂用量为60份时,吸水膨胀丁腈橡胶综合性能达到最佳。此时,应力方向上拉伸强度与断裂伸长率分别可达6.37 MPa和943.08%,垂直方向上拉伸强度与断裂伸长率分别为5.86 MPa和715.29%,邵氏硬度提高至74 HA。吸水膨胀丁腈橡胶吸水达到平衡的时间由21 d缩短至9 d,此时吸水率可达570.34%,质量损失率为4.85%。     

玄武岩短纤维增强环氧树脂复合材料的研究

以环氧树脂为基体、玄武岩短纤维为增强材料,制备了玄武岩短纤维/环氧树脂复合材料.研究了不同玄武岩短纤维含量对复合材料拉伸强度和耐磨性能的影响,采用扫描电子显微镜（SEM）观察了复合材料的断面形貌和磨损表面形貌,分析了磨损机制.结果表明,玄武岩短纤维/环氧树脂复合材料的抗拉强度和耐磨性能与纯环氧树脂相比均有不同程度的改善和提高,当玄武岩短纤维的含量为8%时,复合材料的拉伸强度最大;当玄武岩短纤维的含量为6%时,磨损率最低.随着玄武岩短纤维含量的增加,复合材料的磨损机制由黏着磨损向磨粒磨损转化.     

多巴胺仿生修饰及聚乙烯亚胺二次功能化表面改性超高分子量聚乙烯纤维

为提高超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维与环氧树脂之间的界面剪切强度,采用多巴胺仿生修饰及聚乙烯亚胺(PEI)二次功能化对UHMWPE纤维进行表面改性,并通过FTIR、XPS、SEM和单丝拔出实验等方法分析改性前后UHMWPE纤维的表面特征及UHMWPE/环氧树脂复合材料的界面剪切破坏情况.结果表明:经过多巴胺涂覆和PEI二次功能化后的纤维表面产生羟基和氨基等活性官能团;改性后的纤维表面粗糙度增加;改性前后纤维力学性能基本不变;改性后的UHMWPE纤维与环氧树脂之间的界面剪切强度有所增加,当PEI质量浓度为5 mg/m L时,PEI二次功能化后的UHMWPE纤维与环氧树脂之间的界面剪切强度为1.185 MPa,与未改性UHMWPE纤维复合材料相比,提高了65.27%.     

原位共聚改性Mg(OH)2/PP复合材料的微观结构与性能

采用乙烯基硅烷在氢氧化镁晶须（MH）表面引入乙烯基后与不同单体进行原位聚合,制备了改性氢氧化镁晶须（MMH）,通过熔融复合与注射成型的方法制备了聚丙烯/晶须（PP/MH）复合材料,并对复合材料的结构与性能进行了表征.结果表明：原位聚合改性增强了MH与PP之间的界面相互作用力,提高了PP/MH复合材料的冲击强度;填充甲基丙烯酸甲酯（MMA）/丙烯酸丁酯（BA）共单体原位聚合改性MH与MMA原位聚合改性MH相比,PP/MMH复合材料的拉伸强度和冲击强度均有显著提高.     

凹凸棒土/硅橡胶复合材料性能的研究

以凹凸棒土为补强剂,采用机械共混法制备了具有优异力学性能的AT/MVQ复合材料.主要考察了凹凸棒土、改性剂、硫化剂双-2,5、羟基硅油对凹凸棒土/硅橡胶复合材料性能的影响.结果表明,凹凸棒土对硅橡胶具有较好的补强作用,凹凸棒土为80份时,AT/MVQ复合材料物理机械性能较佳;采用KH550 1.2份对凹凸棒土进行改性,AT/MVQ复合材料的拉伸强度提高了31.6%,撕裂强度提高了19.3%,100%定伸应力提高了131%,硫化剂双-2,5为2.0份、羟基硅油为5.6份时,AT/MVQ复合材料的拉伸强度最大可达8.38MPa.     

碳纤维上电聚合噻吩对复合材料性能的影响

为了改善碳纤维与树脂基体之间的界面性能,以噻吩为单体,采用循环伏安法对碳纤维进行电化学聚合改性.利用扫描电子显微镜研究了电化学聚合改性前后碳纤维的表面结构变化,采用电脑伺服控制材料试验机测试了碳纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能.结果表明,当噻吩浓度为0. 4 mol/L时,峰值电流增加幅度最大,电聚合效果最佳.当循环次数达到60次时,碳纤维表面电化学聚合反应完全,碳纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度可由13. 46 MPa增加到23. 79 M Pa,提高约76. 75%.电化学聚合后大量片层状聚噻吩聚合物在碳纤维表面聚集,碳纤维与环氧树脂基体紧密结合,界面性能明显提高.     

乙二醛对淀粉/低密度聚乙烯/黄麻纤维复合材料性能的影响

通过熔融共混法制备淀粉/低密度聚乙烯/黄麻纤维复合材料（S/LDPE/F）.考察乙二醛的加入对复合材料拉伸性能和耐水性的影响.结果表明：乙二醛的加入有效地提高了复合材料的拉伸强度,当乙二醛的加入量为5％（质量分数）、压片反应时间为5min时,拉伸强度达到21.5 MPa,比相同条件下制备的未加乙二醛的复合材料拉伸强度（6.25 MPa）提高了244％;加入乙二醛后复合材料的耐水性也有所提高;XRD结果显示：加入乙二醛后淀粉的结晶被进一步破坏.拉伸断口扫描电镜照片表明：乙二醛的加入使黄麻和塑化后淀粉之间的界面结合得到了改善.     

Al（OH）_3/POE无卤阻燃复合材料的制备及性能研究

针对POE弹性体的易燃特点,对其进行阻燃改性.研究了氢氧化铝（ATH）及其表面处理,以及ATH与包覆红磷（CRP）复配对POE性能的影响.结果表明：ATH用量的增加能够提高复合材料的氧指数和水平燃烧等级,但垂直燃烧等级提升不明显,且大量填充ATH导致复合材料力学性能严重劣化;采用铝酸酯表面改性ATH能提高其力学性能,当铝酸酯用量为ATH质量的2.5%时效果最好,但材料的阻燃性能随着铝酸酯用量的增加而下降.ATH与CRP复配能显著提升复合材料的阻燃性能,当m（POE）∶m（ATH）∶m（CRP）=100∶120∶18时,复合材料综合性能最优,其氧指数为30.7,水平和垂直燃烧级别分别为FH-1和FV-0级别,拉伸强度和断裂伸长率分别为12.44MPa和621.34%.     

一步法合成超支化环氧树脂及其性能研究

利用一步法合成了低粘度液体型超支化环氧树脂HTDE-3,并利用该种超支化环氧树脂与双酚A型环氧树脂杂化复合,研究其固化物的力学性能。研究表明:杂化树脂的性能随超支化环氧树脂含量的增加先增加后下降,有最大值;当超支化环氧树脂用量为质量分数12%左右时,杂化树脂体系的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和断裂韧性分别提高20.0%、15.6%、205.7%和70.5%,断裂韧性达到3.12 kPa.m1/2。利用FT-IR对超支化环氧树脂的结构进行了表征;利用SEM对杂化树脂的断裂表面形貌和增韧增强机理进行了探讨;利用分子模拟技术模拟了超支化环氧树脂的结构、形态和尺寸。     

硅灰石的改性及HDPE/硅灰石复合材料的研究

用硅烷偶联剂改性硅灰石,填充HDPE制备HDPE/硅灰石复合材料.从红外光谱、拉伸强度、冲击强度等方面对其性能进行了表征.结果表明:硅灰石经硅烷偶联剂改性能降低其表面能,提高其疏水性,用量为硅灰石质量1.3%～2%为宜;改性硅灰石填充HDPE能提高复合材料的弯曲强度和抗冲击强度,但降低了复合材料的拉伸强度,填充量以30%为宜.     

偶联剂对小麦秸秆/PP复合材料力学性能的影响

通过接触角测量仪测试KBM-403偶联剂处理前后秸秆表面的亲水性,并利用扫描电镜观测秸秆表面形貌,用X光电子能谱对秸秆改性前后元素种类和含量进行表征。采用热压成型法制备了小麦秸秆/聚丙烯（PP）复合材料,研究浓度为1%、4%、7%、10%的KBM-403偶联剂处理小麦秸秆后,对于秸秆/PP复合材料力学性能的影响,研究结果表明：偶联剂处理后,秸秆表面疏水性增强,观测到表面形成薄膜。随着偶联剂浓度的增加,秸秆/PP的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度呈先增大后减小的趋势。当偶联剂的浓度为1%时,拉伸强度和弯曲强度达到最大,分别为6.69 Mpa、12.74Mpa。当偶联剂浓度为4%时,其冲击强度达到最大为19.65KJ/m2。