短切碳纤维增强天然橡胶/丁苯橡胶复合材料性能研究

用聚丙烯腈短切碳纤维(Carbon fiber,简称CF)作为增强剂,天然橡胶(NR)与丁苯橡胶(SBR)作为基相制备了CF/NR/SBR橡胶复合材料,研究了短切碳纤维用量对CF/NR/SBR复合材料的硫化特性、拉伸强度、邵尔硬度、撕裂强度、阿克隆磨耗及导热系数等性能的影响。研究结果表明,随着CF用量的增加,复合材料拉伸强度逐渐减小,最大损失量达到16%,复合材料的硬度逐渐增大,最大增加量达到36%;复合材料的撕裂强度先增加后降低,在碳纤维用量为5份时达到最大值,最大增加量达到37%;复合材料的导热性能逐渐提高,最大增加量达到43%。     

基于UHMWPE纤维低度交联与表面改性制备高模量、高强度UHMWPE/EP复合材料

从工业化生产应用角度研究电晕处理直接作用于超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维编织布织布表面，探究纤维表面交联和界面改性对复合材料力学性能的影响。利用X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)和扫描电镜(SEM)对UHMWPE纤维表面物理性质和化学组成进行表征。采用差示扫描量热仪(DSC)对电晕处理前后纤维结晶度和热稳定性进行表征。当电晕处理功率达到3.0 kW时，UHMWPE-C3.0kW/EP复合材料的冲击强度、弯曲强度和弯曲模量达到了167.4 kJ/m²、121.3 MPa和9.3 GPa,相较于未处理UHMWPE/EP复合材料分别增加了31.5%、64.8%和190.6%。结果表明，通过电晕处理强化了纤维表面与树脂界面黏接强度，有利于复合材料对外力的传递分散，并通过强界面破坏吸收能量及UHMWPE纤维的断裂和形变提高了复合材料的抗冲击和抗弯性能。     

化学气相沉积PPy/UHMWPE纤维的研究

采用化学气相沉积制备了聚吡咯/超高相对分子质量聚乙烯(PPy/UHMWPE)纤维,测试了不同氧化剂浓度、不同沉积时间和温度下PPy/UHMWPE纤维的表面剪切强度,用扫描电镜、动态热机械分析仪、傅立叶变换红外光谱仪分析了PPy/UHMWPE纤维的表面形态、热机械性能和复合材料官能团的变化。结果表明:PPy均匀分布在UHMWPE纤维表面,UHMWPE纤维与PPy之间无化学键作用而是分子间作用力;随着氧化剂三氯化铁浓度的增加和吡咯沉积时间的延长,PPy/UHMWPE纤维表面剪切强度先增大后减小;随着处理温度的升高,PPy/UHMWPE纤维表面剪切强度先增大,当处理温度超过85℃时,其剪切强度则减小。     

马来酸酐化液体聚丁二烯对天然橡胶/芳纶短纤维复合材料性能的影响

研究马来酸酐化液体聚丁二烯(MLPB)对芳纶短纤维(SAF)补强天然橡胶(NR)复合材料性能的影响。结果表明:SAF和炭黑对NR的补强有协同作用,加入相容剂MLPB提高了橡胶基体与纤维的界面粘合性能,复合材料静态和动态力学性能明显提高;随着MLPB用量的增大,复合材料100%定伸应力增大,拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度在MLPB用量为4.5份时达到最大值。     

超高相对分子质量聚乙烯表面改性及对天然橡胶性能的影响

以过氧化二苯甲酰对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)进行表面处理,采用傅里叶变换红外光谱、差示扫描量热仪和热重分析仪进行了表征,并用扫描电镜观察了微观形貌,制备了天然橡胶(NR)/UHMWPE复合材料,研究了改性UHMWPE对NR硫化特性、力学性能及动态力学性能的影响。结果表明,改性后的UHMWPE表面粗糙度增加,熔融温度升高;NR/UHMWPE复合材料的最佳硫化条件为140℃、20 min。随着改性UHMWPE用量的增加,NR/UHMWPE复合材料的邵尔A硬度逐渐增大,拉伸强度逐渐减小。改性UHMWPE与NR基体黏结性较好,改善了复合材料的力学性能和动态力学性能。     

硫酸处理对天然橡胶界面粘结性能的影响

采用硫酸溶液处理天然橡胶表面以改善其粘结性能。通过力学性能测试、电子扫描电镜（SEM）、能量分析光谱（EDX）、接触角分析等研究了不同处理时间对天然橡胶表面粘结性能的影响。随着处理时间的延长,天然橡胶表面的接触角先减小后增大;SEM测试结果表明经过硫酸处理后天然橡胶表面的粗糙度和微裂纹增多,有利于胶粘剂的润湿和渗透;EDX测试结果显示,橡胶表面氧元素含量增多,表明引入了含氧极性基团—C O、—COO-等。随着处理时间的延长,T-型剥离强度先增大后减小,用质量分数为80%的H2SO4溶液处理15 min时,剥离强度达到最大值10.67 kN/m。硫酸处理可改善天然橡胶表面的表面形貌、化学性质及其润湿性,有利于粘结强度的提高,从而提高天然橡胶的粘结性能。     

芳纶平纹布表面预处理及其与天然橡胶的界面粘合性能

研究了自制芳纶表面改性剂A和胶粘剂类型对芳纶布/天然橡胶复合材料界面粘合性能的影响,并利用SEM分析了芳纶纤维改性前后的表面形貌和复合材料剥离界面形貌。结果表明,使用改性剂A处理的芳纶布、开姆洛克胶粘剂和天然橡胶制成的复合材料粘合强度达到了13.9kN/m,与未处理芳纶布相比提高了162%,较间苯二酚/甲醛/胶乳胶粘剂(RFL)的提高了61%;复合材料剥离界面微观形貌为橡胶撕裂和芳纶纤维劈裂共存;改性剂A对芳纶表面浸润良好,二者有一定程度的化学反应。     

UHMWPE纤维针织物-环氧树脂复合材料的制备与性能

将等离子体处理前后的超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维针织物分别与环氧树脂在平板硫化机上进行复合,制作出UHMWPE纤维针织物复合材料,对其进行裁样,测试UHMWPE纤维针织物复合材料的拉伸、弯曲和压缩性能。结果表明:经等离子体处理后,复合材料的拉伸强度、弯曲强度均有较大提高,压缩强度有小幅增加。     

丁腈橡胶/芳纶短切纤维复合材料的制备及性能研究

采用高锰酸钾硫酸溶液对芳纶短切纤维表面进行改性处理,然后再与丁腈橡胶复合制备了丁腈橡胶/芳纶短切纤维复合材料。探讨了芳纶短切纤维表面不同处理时间对复合材料机械性能的影响。结果显示,当芳纶短切纤维表面处理时间为20 min时,复合材料的拉伸强度达到最大值;复合材料的扯断伸长率随纤维表面处理时间的增加呈上升趋势,但处理时间超过20 min后,扯断伸长率的变化趋于平缓;复合材料的撕裂强度和硬度随处理时间的增加变化不明显。     

氯丁橡胶与金属热硫化型胶膜的研究

采用机械共混法和胶料成膜技术制备出一种酚醛树脂(PF)-橡胶型膜状胶粘剂(胶膜)。结果表明:当n(37%甲醛)∶n(苯酚)∶n(氢氧化钠)=1.8∶1∶0.1、反应温度为70℃和反应时间为2.5 h时,合成的甲阶PF具有较高的羟甲基含量(28.3%),满足PF-橡胶型胶膜的制备要求;当m(氯丁橡胶)∶m(氯化天然橡胶)∶m(PF)∶m(炭黑)=100∶(5～10)∶(70～80)∶40、m(PF)∶m(硼酚醛树脂)=4∶1时,胶膜的剪切强度超过5.0 MPa、180°剥离强度超过4.0 kN/m且胶接件的破坏形式多为橡胶内聚破坏;该胶膜具有较好的热稳定性(热失重温度为300℃左右),满足氯化橡胶生胶片与金属之间的热硫化胶接要求;该胶膜与适宜底胶配合而成的双涂型胶接体系,可实现氯化橡胶生胶片与树脂基复合材料之间的热硫化胶接。     

硅烷改性PPTA纤维的表面粘结性能研究

采用未干燥的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维,以乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)溶液对其进行表面改性,分析了改性前后PPTA纤维的表面元素、形貌结构以及力学性能的变化,并通过微脱胶法和激光拉曼光谱法研究了PPTA纤维/环氧树脂复合材料的界面剪切强度。结果表明:经VTMS溶液改性后,PPTA纤维表面产生了新的极性官能团,表面粗糙度增加;随着VTMS溶液浓度增大或处理时间增加,PPTA纤维/环氧树脂界面剪切强度逐渐增大,PPTA纤维的力学性能略为降低;较佳改性处理条件为VTMS溶液质量分数6%,处理时间5 min;经VTMS溶液改性处理后,PPTA纤维与树脂间的粘接性能提高,延缓了纤维轴向应力的传递。     

高强度PMMA基复合材料的制备及在室内设计中的应用

采用扩链剂、相容剂和云母粉作为增刚助剂,制备聚碳酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯(PC/PMMA)复合材料,探究不同增刚助剂含量对复合材料拉伸强度、耐刮擦性能、硬度和光泽度的影响。结果表明:随着扩链剂含量的提高,复合材料耐刮擦性能、拉伸强度、硬度和光泽度都得到改善;苯乙烯/马来酸酐共聚物(SMA)能够改善复合材料表面性能,但对复合材料光泽度有略微影响,随着其含量增加,复合材料拉伸性能呈现先升高后降低的趋势;随着云母的加入,复合材料表面硬度进一步提高,光泽度和耐刮擦性能略微下降,拉伸强度也呈先提高后降低趋势;最佳复合材料配方为m(PC)∶m(PMMA)∶m(扩链剂)∶m(SMA)∶m(云母粉)=20∶80∶0.4∶3∶10,此时复合材料表面邵D硬度达到85,刮痕处ΔL值达到1.5,光泽度为70°,拉伸强度达到58.9 MPa,具有高强度、高光泽和耐刮擦特点。     

铬酸改性超高相对分子质量聚乙烯纤维的研究

研究了铬酸对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维的作用机制,用扫描电镜和傅里叶红外光谱仪分析了铬酸改性前后UHMWPE纤维的结构变化,用单因素分析法分析铬酸处理条件对纤维拉伸强度、静摩擦因数以及与基体黏接强度的影响,从而得到铬酸改性UHMWPE纤维的较优工艺条件:处理液m(K_2Cr_2O_7)∶m(H_2O)∶m(H_2SO_4)为7∶12∶(78~82);处理温度为60~66℃;处理时间为6~10 min。     

白炭黑/炭黑配比对天然橡胶基复合材料性能的影响

以硅烷偶联剂作为白炭黑(SiO_2)的表面改性剂,以改性SiO_2/炭黑作为天然橡胶(NR)的混合填料,采用半有效硫化体系制备了NR基复合材料。研究结果表明:当m(SiO_2)∶m(炭黑)=20∶40时,硫化胶中混合填料分散均匀,并且硫化胶的撕裂强度(62 k N/m)相对最高、交联密度相对最大且佩恩效应相对较弱。     

聚烯烃弹性体/碳纳米管/炭黑复合材料的性能北大核心

研究了碳纳米管(CNTs)与炭黑(CB)对聚烯烃弹性体(POE)增强效果的影响。结果表明:CB用量为40 phr时,POE基体的增强效果较好。固定CB用量为40 phr,随着CNTs用量的增加,复合材料的拉伸强度先增大后减小,撕裂强度减小,100%定伸应力、硬度增大,回弹降低,表面电阻率降低,导热系数增大;当m(CNTs)∶m(CB)为4∶40时,体系分散性较好,复合材料力学性能优异。     

剑麻纤维/聚乳酸复合材料的制备及性能研究

采用蒸馏水、Na OH溶液、干法接枝马来酸酐(MAH)、酰化接枝月桂酸(GML)四种方式处理剑麻纤维(SF),用压制成型法制备纤维/聚乳酸(PLA)复合材料。利用红外光谱表征处理后的剑麻纤维。通过力学性能测试和扫描电镜分析表明,复合材料随着纤维含量的增多、层数增加,冲击强度与拉伸强度明显提高。加入70%的同向交错四层纤维时,SF/PLA复合材料的拉伸强度提高到104.5 MPa、冲击强度提高到135.86 J/m。纤维表面处理可以明显改善复合材料的界面相容性。     

氧化石墨烯的氧化程度对羧基丁腈橡胶纳米复合材料力学性能的影响（英文）

采用一种改进的Hummers方法,通过在浓硫酸中加入不同量的高锰酸钾,制备了不同氧化程度的氧化石墨烯(GO)。并将不同氧化程度的GO添加到羧基丁腈橡胶(XNBR)中,制备了XNBR/GO复合材料。结果表明,GO氧化程度的增加,使得XNBR/GO复合材料中橡胶与填料之间的相互作用变强。橡胶与填料之间强烈的相互作用促进XNBR/GO复合材料中的应力传导。当高锰酸钾/石墨的质量比为3.0时,XNBR/GO复合材料的拉伸强度、100%定伸应力、300%定伸应力和撕裂强度达到最大,相比于XNBR分别提高了114.6%、111.2%、269.3%和88.5%。     

聚烯烃弹性体/碳纳米管/炭黑复合材料的性能

研究了碳纳米管(CNTs)与炭黑(CB)对聚烯烃弹性体(POE)增强效果的影响。结果表明:CB用量为40 phr时,POE基体的增强效果较好。固定CB用量为40 phr,随着CNTs用量的增加,复合材料的拉伸强度先增大后减小,撕裂强度减小,100%定伸应力、硬度增大,回弹降低,表面电阻率降低,导热系数增大;当m(CNTs)∶m(CB)为4∶40时,体系分散性较好,复合材料力学性能优异。     

椰壳纤维/PBS可降解复合材料的研究

采用碱溶液和偶联剂对椰壳纤维进行表面处理,用转矩流变仪的密炼装置,制备未进行表面处理的不同纤维含量的椰壳纤维/PBS(聚丁二酸丁二醇酯)复合材料和经表面处理的不同纤维含量的椰壳纤维/PBS复合材料。重点研究了椰壳纤维和偶联剂含量对复合材料力学性能的影响。结果表明,椰壳纤维含量和偶联剂含量对复合材料的力学性能影响最大。当椰壳纤维含量为45%时,复合材料的力学性能最好,其拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为38.59 MPa、52.43 MPa、10.45 k J/m2;偶联剂含量对冲击强度影响不大,但氢氧化钠浓度对冲击强度有一定影响。随着椰壳纤维含量的增加,材料的力学性能相应提高;偶联剂含量增加,纤维-树脂的界面黏结性能提高,材料的力学性能随之提高。扫描电子显微镜(SEM)图片显示,碱处理和偶联剂很好地改善了纤维-树脂的界面黏结性能。     

玻璃纤维布/苎麻纤维布混杂增强不饱和聚酯树脂的研究

采用玻璃纤维布与苎麻纤维布混杂增强不饱和聚酯(UP)树脂制备复合材料,研究玻纤布与苎麻布的相对比例及偶联剂处理对复合材料力学性能的影响,研究了不同复合材料的吸水性并与玻璃纤维复合材料和苎麻纤维复合材料二者进行了比较。结果表明,混杂纤维增强复合材料的拉伸强度、拉伸模量随混杂纤维中苎麻布含量的增加而下降,弯曲强度及弯曲模量在混杂纤维中苎麻布与玻纤布的比例为10∶20和15∶15时分别达到最大值188.09 MPa和1.56 GPa;所有偶联剂处理均可明显改善复合材料的拉伸模量及弯曲模量,硅烷类偶联剂的效果更佳,NDZ401可使复合材料的拉伸强度得到最大幅度(37.66%)的提高,而KH570及NDZ401对改善弯曲强度效果最佳;复合材料吸水后,厚度变化率大于宽度变化率,温度升高,复合材料吸水后尺寸变化率及吸水率均增大,混杂纤维复合材料的吸水率与玻纤布复合材料的吸水率相近,远低于苎麻布复合材料的吸水率。