联苯型液晶聚氨酯/环氧体系的动态力学性能

采用动态热力学分析方法(DMA),研究了联苯液晶聚氨酯(DLCP)/环氧树脂(E-51)固化体系的储能模量、损耗模量和力学损耗因子随温度的变化情况。在玻璃化转变温度(Tg)下,通过改变振动频率求出链段运动的活化能并探讨聚合物分子链段的运动情况。结果表明:DLCP可降低材料的内耗,提高材料的Tg。加入质量分数5%的DLCP,复合材料的储能模量可达2 700 MPa,Tg比纯树脂提高10～30℃。     

纳米SiO_2/聚氨酯弹性体协同增韧增强环氧树脂的研究

采用力学性能测试,扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微(TEM)及动态力学性能分析(DMA)研究了纳米SiO2以及聚氨酯弹性体(PUR)对环氧树脂(EP)的改性效果。结果表明,纳米SiO2质量分数0.3%时可同时增韧、增强EP。纳米SiO2与PUR有协同增韧增强EP的作用,纳米SiO2质量分数0.3%,PUR质量分数20%时,纳米SiO2/PUR/EP三元复合材料的冲击强度比纯EP,纳米SiO2/EP及PUR/EP体系分别提高110%,11%和7%;弯曲强度分别相应提高21%,5%和15%。改性体系的断口形貌呈现明显的韧性断裂,表明纳米SiO2颗粒较均匀分布在基体中。三元复合材料的储能模量和玻璃化转变温度(T g)高于PUR/EP二元体系,损耗峰明显宽化。     

纳米TiO_2改性炭纤维/环氧树脂复合材料性能研究

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)仪和NOL环等方法,对纳米TiO2在环氧树脂(EP)体系中的分散效果、炭纤维表面状态及复合材料性能等进行了系统研究。结果表明:采用高速剪切与超声波复合分散工艺,可以将纳米TiO2均匀分散在EP体系中;当w(纳米TiO2)=2%～3%时,纳米TiO2/EP浇铸体的最大拉伸强度为112 MPa、最大弯曲强度为175 MPa和最大Tg为141.9℃;纳米TiO2可以有效改善炭纤维与EP基体间的界面结合力,形成较理想的界面相,制成的复合材料具有优异的力学性能,其拉伸强度、拉伸模量和剪切强度分别为2.15 GPa、117 GPa和49.9 MPa。     

稻壳二氧化硅/环氧树脂纳米复合材料机械性能研究

将稻壳用10%的盐酸处理后在600℃焚烧得到纯度为99.3%的SiO_2,将SiO_2用偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性后与环氧树脂(EP)复合,探讨了SiO_2质量分数在0～5%范围内复合材料的力学性能.研究结果显示:经硅烷偶联剂KH550改性后稻壳SiO_2粒子为无定形态,尺寸在30～50 nm且能显著提高环氧树脂的力学性能.当稻壳SiO_2质量分数为3%时,材料的拉伸性能以及弯曲性能的提高率最大,拉伸强度、拉伸模量、弯曲模量和弯曲强度的提高率分别为27.25%、6.54%、61.7%和24.56%.SEM研究结果显示:复合材料中SiO_2与基体树脂之间有较好的相容性.     

硒掺杂对碳纤维/环氧树脂复合材料导电性能及机敏性的影响

以锗硒玻璃(GeSe_4)作为硒源制备一维硒纳米纤维(SeF),将其与碳纤维(CF)按一定体积比混杂,制备硒/碳共混环氧树脂(SeF/CF/EP)复合材料。测量SeF掺杂前后复合材料的体积电阻率变化,分析SeF/CF混杂比对材料导电机敏性的影响。结果表明,SeF掺杂前,碳纤维/环氧树脂复合材料(CF/EP)体积电阻率随纤维长度的增大而降低,随CF含量的增加呈阶段性减小趋势,2、4和6 mm长度的CF/EP复合材料的渗滤阈值分别为0.9%、0.3%和0.05%,随温度的升高,CF/EP复合材料先后呈现正温度效应(PTC)和负温度效应(NTC),无明显光敏特性;SeF掺杂后,复合材料导电性能显著提高,当SeF/CF体积比为3.06时,材料体积电阻率较掺杂前下降91%,随温度的升高,SeF/CF/EP复合材料的体积电阻率始终保持PTC效应,光敏特性显著增强。     

废弃碳纤维/环氧树脂复合材料的热解特性及动力学研究

采用热重分析仪对废弃碳纤维/环氧树脂复合材料(CF/EP复合材料),分别在升温速率为6. 67℃·min~(-1)、10℃·min~(-1)和13. 33℃·min~(-1)下进行热解,考察了不同气氛及不同升温速率对CF/EP复合材料热解的影响。结果表明:升温速率和反应气氛对废弃CF/EP复合材料热解过程及特性有重要影响;废弃CF/EP复合材料在氮气氛下热解反应速率较快阶段只有一个阶段,为第一失重阶段,且为一级反应模式。废弃CF/EP复合材料在空气氛下的热解反应速率较快阶段有两个阶段,第一失重阶段为二级反应模式,第二失重阶段为0. 5级反应模式;空气氛下热解第一失重阶段在相同分解温度下与氮气氛下热解反应机理不同;提高升温速率可显著增加废弃CF/EP复合材料热解的表观活化能和指前因子;经外推法可知,氮气氛表观活化能为55. 84 kJ·mol~(-1),空气氛第一失重阶段表观活化能为39. 24 kJ·mol~(-1),第二失重阶段表观活化能为-8. 62 kJ·mol~(-1)。     

ABS/羟基多壁碳纳米管复合材料的热性能和介电性能研究

利用熔融共混法制备了ABS/羟基多壁碳纳米管(OH-MWCNTs)复合材料并研究了其热性能和介电性能。结果表明,OH-MWCNTs提高了ABS的热稳定性、储能模量、玻璃化转变温度和维卡软化点。OH-MWCNTs质量分数为2%时,复合材料5%的质量损失温度提高了6.4℃,储能模量增加了19.9%,玻璃化转变温度提高了3.4℃,维卡软化点提高了3.3℃; OHMWCNTs质量分数为4%时,5%质量损失温度提高了10.9℃,储能模量增加了27.1%,玻璃化转变温度提高了4.8℃,维卡软化点提高了5.6℃。OH-MWCNTS提高了ABS的介电常数,但同时增加了介质损耗因数。在低频时复合材料的介电常数较大、介质损耗因数较小;在高频时复合材料的介电常数较小、介质损耗因数较大。     

EP/CF/纳米SiO2复合材料激光作用下的性能研究

在环氧树脂(EP)中添加纳米SiO2空心微球,制备添加不同比例纳米SiO2的EP浇注体和EP/碳纤维(CF)复合材料.经热重(TG)分析仪测试,发现添加纳米SiO2后EP的耐热性能明显提高,其中纳米SiO2质量分数为10%时其耐热性能最好;对有、无纳米SiO2的EP浇注体和EP/CF复合材料层板进行强功率激光辐照试验,结果表明,添加纳米SiO2空心微球能明显提高复合材料在激光作用下的抗烧蚀和隔热性能.     

双马来酰亚胺/环氧树脂/纳米SiO2复合材料的制备与性能研究

研究了纳米二氧化硅（SiO2）的含量对双马来酰亚胺（BMI）/环氧树脂(EP)/2,2′二烯丙基双酚A(DBA)/纳米SiO2复合材料的耐热性能、力学性能和吸水性能的影响。结果表明,当纳米SiO2的含量为2.0 %(质量分数,下同)时,BMI/EP/DBA/纳米SiO2复合材料具有较高的强度和良好的韧性,其拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度比BMI/EP/DBA复合材料分别提高了22.8 %、39.0 %和37.8 %;同时,纳米SiO2含量为 2.0 %时,BMI/EP/DBA/纳米SiO2复合材料具有优异的耐热性,其玻璃化转变温度、初始热分解温度和最大热分解温度分别为204、 410、451 ℃。     

EP/GNs/MWCNTs复合材料的导热性能

以多壁碳纳米管(MWCNTs)和石墨烯纳米微片(GNs)为导热填料,环氧树脂(EP)为基体采用溶剂和超声分散法,制备了EP/GNs/MWCNTs导热复合材料,并与EP/MWCNTs及EP/GNs复合材料的导热性能进行了对比。采用透射电子显微镜观察其微观结构,采用Hot Disk热导率测试仪测试其导热性能,采用差示扫描量热法和热重分析仪测试其耐热性及热稳定性。结果表明,MWCNTs和GNs共同作为EP导热填料时,相比于单组分填料(MWCNTs或GNs)更易形成导热网络;EP的热导率、玻璃化转变温度(Tg)和热分解温度均随着MWCNTs或GNs含量的增加而提高,其中,GNs更有利于提高EP的热导率和热分解温度,MWCNTs更有利于提高EP的Tg。在相同的导热填料含量下,相对于其中的任一单一填料,MWCNTs/GNs共同作用时,对热导率的提高有更显著的效果,且随着其中GNs比例的增加,热导率逐渐增大。当GNs和MWCNTs的体积分数分别为0.6%和0.4%时,EP/GNs/MWCNTs复合材料的热导率、Tg和起始分解温度分别为0.565 W/(m·K),152℃和316℃,分别比纯EP提高了132.5%,34.5%和8.2%。     

聚甲醛/纳米SiO2复合材料的力学性能、结晶行为及热稳定性研究

以改性纳米SiO2为填料,通过熔融共混工艺制备聚甲醛/纳米SiO2复合材料,对其力学性能、结晶行为及热稳定性进行了研究。结果表明:复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度随着SiO2含量的增加呈先增大后减小的趋势,二者分别在SiO2质量分数为3%和1%时达到最大;而弹性模量的情况则有所不同,其随着SiO2含量的增加不断增大。DSC测试结果显示,纳米SiO2具有较好的形核作用,能够促进聚甲醛的结晶温度升高,但会抑制晶粒的生长,导致复合材料结晶度的降低。此外,纳米SiO2还能显著提高聚甲醛的热稳定性。与纯聚甲醛相比,复合材料的最大热分解温度在氮气和空气气氛下分别提高了约41.1℃和24.5℃。     

纳米SiO_2/环氧树脂灌封材料的制备和力学性能研究

以经偶联剂处理的纳米SiO2作为增强材料,制备了纳米SiO2/环氧树脂(EP)灌封材料。研究了不同纳米SiO2含量对灌封材料力学性能的影响。结果表明:当纳米SiO2/EP灌封材料中w(纳米SiO2)=4%时,灌封材料的冲击强度和弯曲强度达到最大值,并且分别比纯EP固化物提高了117%和109%;经硅烷偶联剂处理的纳米SiO2,在EP中的分散性得到有效改善,从而对纳米SiO2/EP灌封材料具有较好的增强、增韧效果。     

环氧树脂室温固化体系的研制及性能研究

以兼具引发剂和稀释剂功能的自制BH-1为固化剂,通过引入低黏度活性稀释剂,制备室温固化EP(环氧树脂)胶粘剂;然后以EP/BH-1/活性稀释剂为基体、单向玻璃纤维为增强材料,制备相应的复合材料。研究结果表明:当w(BH-1)=4%时,EP浇铸体的室温(25℃)凝胶时间约为8.5 h和玻璃化转变温度(Tg)为130.9℃,并具有优异的力学性能,其冲击强度为50.0 kJ/m2、拉伸强度和模量分别为0.075 GPa和2.80 GPa、弯曲强度和模量分别为0.136 GPa和3.02 GPa;当m(EP)∶m(BH-1)∶m(活性稀释剂)=100∶4∶10时,复合材料的弯曲强度(0.984 GPa)和层间剪切强度(56.1 MPa)分别提高了26.4%和15.2%。     

甲基丁基次膦酸铝/环氧树脂阻燃复合材料性能研究

以甲基丁基次膦酸铝[Al(MBP)]作为环氧树脂(EP)的阻燃剂,着重研究了[Al(MBP)/EP]阻燃复合材料的阻燃性能、机械性能、热分解性能及玻璃化转变温度Tg。结果表明,Al(MBP)是EP的高效阻燃剂,15%用量就可以使Al(MBP)/EP复合材料的氧指数值(LOI)达到29.6%,垂直燃烧通过UL94 V-0级标准。Al(MBP)能够明显抑制EP的分解,降低EP的分解速率,提高其成炭能力。此外,Al(MBP)与EP的相容性较好,对复合材料的机械性能影响不大;复合材料的玻璃化转变温度(Tg)明显提高,15%和20%的Al(MBP)/EP复合材料的Tg分别为161.2和172.5℃,远高于纯EP(150.6℃)。     

CE/nano-SiO_2复合材料的RTM工艺条件

以CE(氰酸酯)树脂为基体,以硅烷偶联剂(KH-560)表面处理过的纳米二氧化硅(nano-SiO2)为改性剂,采用高速均质剪切法制备CE/nano-SiO2复合材料;然后以该复合材料体系的黏度、凝胶化时间、弯曲强度和玻璃化转变温度(Tg)为考核指标,采用单因素试验法优选出满足树脂传递模塑(RTM)工艺用复合材料体系的最佳工艺条件。结果表明:当w(nano-SiO2)=3%、工作温度为(90±10)℃、工作时间≤10 h、固化温度为110～200℃和后处理工艺条件为220℃/4 h时,复合材料在低温时具有良好的稳定性,在高温时具有良好的反应性,完全满足RTM工艺的基本要求。     

纳米SiO2包覆微晶纤维素对PBS/PLA复合材料性能的影响

以纳米二氧化硅(nano-SiO2)表面包覆的微晶纤维素(MCC)为填料,采用熔融共混的方法制备了聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯（PLA/PBS）复合材料。运用扫描电子显微镜、热重分析仪、差示扫描量热仪、动态热力学分析仪等方法研究了nano-SiO2对PLA/PBS/MCC复合材料的力学性能、热稳定性以及结晶行为的影响。结果表明,nano-SiO2包覆在MCC表面后与PLA/PBS熔融共混提高了nano-SiO2在聚合物材料中的分散性,改善了MCC与树脂基体的相容性;添加5 %（质量分数,下同）MCC的PLA/PBS/MCC复合材料,与同样添加量的PLA/PBS/nano-SiO2-MCC复合材料相比,其储能模量、冲击强度以及结晶度分别提高了13.04 %、11.70 %、71.92 %。     

环氧树脂/有机化蒙脱土纳米复合材料的研究

采用插层原位聚合法制备了环氧树脂/有机化蒙脱土(EP/OMMT)纳米复合材料,探讨了OMMT的剥离结构及其对EP/OMMT纳米复合材料热性能和力学性能等影响。结果表明:当w(OMMT)=7%时,EP/OMMT纳米复合材料的热变形温度提高了24～27℃,Tg(玻璃化转变温度)提高了20～30℃,并且其力学性能和耐湿热性能均优于纯EP体系。     

热处理对EP/CF及EP/CF/GF复合材料力学性能的影响

采用真空辅助树脂转移模塑（VARTM）技术制备了环氧树脂/碳纤维（EP/CF）和环氧树脂/碳纤维/玻璃纤维毡（EP/CF/GF）复合材料。测试了两种纤维铺层方式中树脂流动距离的平方与流动时间的关系,对两种铺层纤维体系的渗透率进行了研究对比;将两种复合材料进行高温处理,并且对其高温处理前后的力学性能进行分析;利用扫描电子显微镜（SEM）观察了复合材料的拉伸断口形貌。结果表明,EP/CF/GF中GF毡的松散结构使树脂更易流动;高温热处理造成了EP/CF弹性模量和拉伸应变的降低,其中弹性模量降低了9.97 %、拉伸应变降低了11.36 %,但对EP/CF/GF的影响较小;GF毡的加入造成了2种复合材料弯曲性能的下降;未经处理的复合材料断口表面光滑,而热处理后的复合材料断口表面粗糙且有大量基体附着。     

Viscoelastic Properties of Montmorillonite Clay/Polyimide Composite Membranes and Thin Films

Montmorillonite clay, cloisite 30B (nanoclay), was successfully dispersed in a polyimide (PI) matrix by in situ condensation polymerization followed by solution casting and thermal imidization. Wide angle X-ray diffraction, WAXD, test was used to study the structure of cloisite 30B clay powder and nanoclay/polyimide composites. The WAXD spectra of nanoclay powder and the composites show one major diffraction peak at 4.76° and 6°, respectively, suggesting that the d-spacing of nanoclay was decreased by about 26% after composite film processing. The viscoelastic property of polyimide and nanoclay/polyimide composite was studied by using dynamic mechanical spectrometer. The storage modulus and glass–rubber transition temperature of nanoclay/polyimide composites increases with increasing volume fraction of clay. The storage modulus of the composites in the rubbery plateau region, (T > 400 °C) increased remarkably with increasing volume fraction of clay. A modulus enhancement, (E_C/E_M) of about three orders of magnitude, (E_C/E_M ~1,440) was obtained for nanoclay/polyimide composite containing 6.8 vol% of nanoclay. The tangent of the loss angle (tan δ) for the composites, decreased with increasing volume fraction of nanoclay. The observed decrease in tan δ with increasing volume fraction of clay is consistent with the established trend of increasing storage modulus and glass–rubber transition temperature with increasing volume fraction of nanoclay. The phenomenal increase in the rubbery plateau storage modulus and glass–rubber transition temperature with increasing volume fraction of clay is believed to be due to increased restriction of chain motion with increasing nanoclay volume fraction.