炭纤维增强尼龙复合材料性能及产品应用研究北大核心

研究了炭纤维用量对炭纤维/PA66复合材料力学性能的影响,炭纤维长度、分布、含量对炭纤维/PA66复合材料体系摩擦磨损性能的影响。结果表明:复合材料的拉伸强度随着炭纤维用量增加而增大,但质量分数超过15%后,增幅缓慢。在同一载荷下,随着炭纤维用量的增加,复合材料体系的摩擦系数先降低后升高;炭纤维质量分数20%时,复合材料体系的摩擦系数最小,较PA66树脂降低了1/3;相容剂、耐磨助剂用量对炭纤维/PA66复合材料扶正器专用料体系影响较大,适当的用量可以提高扶正器的使用寿命。     

碳纤维增强尼龙复合材料的性能研究

研究了碳纤维(CF)用量及助剂对碳纤维/PA66复合材料性能的影响。结果表明:复合材料的拉伸强度随着CF用量增加而增大,当CF质量分数超过15%时,增幅缓慢。在同一载荷下,随CF用量的增加,复合材料的摩擦系数先降低后升高,碳纤维质量分数为20%时,复合材料体系的摩擦系数最小,较PA66树脂降低了1/3;相容剂、耐磨助剂的加入,可有效改善CF/PA66复合材料的摩擦磨损性能。     

PA66/Nano-CeO_2复合材料的抗紫外性能及流变性能研究

采用共混的方法制备了聚酰胺66/纳米氧化铈(PA66/nano-CeO_2)复合材料,研究了nano-CeO_2及其用量对PA66抗紫外性能和流变性能的影响。结果表明:PA66/nano-CeO_2复合材料具有较好的紫外线屏蔽效果,当nano-CeO_2用量大于2.0%时,PA66/nano-CeO_2复合材料达到了"防紫外产品"国家标准(UPF50,UVA5%);PA66/nano-CeO_2复合材料的表观黏度分别随着剪切速率和温度的提高而降低;随着nanoCeO_2用量的增加,复合材料的表观黏度先降低后提高;PA66/nano-CeO_2复合材料的非牛顿指数(n)随着温度的提高而增大,n随着nano-CeO_2用量的增加先增后降;PA66/nano-CeO_2复合材料的黏流活化能随着nano-CeO_2用量的增加先减小后增加。     

GO-g-PPE改性PA66复合材料的制备与性能

首先通过静电作用将氧化石墨烯(GO)与2,3–环氧丙基三甲基氯化铵(GTMAC)结合,再与马来酸酐(MAH)接枝聚苯醚(PPE)(PPE-g-MAH)发生反应,制得PPE接枝GO (GO-g-PPE)作为尼龙66 (PA66)材料的改性剂,采用共混挤出方式得到GO-g-PPE改性PA66复合材料。探讨了接枝前后的改性剂及添加量对复合材料力学性能、吸水率和摩擦性能的影响,采用扫描电子显微镜、差示扫描量热分析对复合材料界面相容性及热性能进行表征。结果表明,接枝后的GO-g-PPE与PA66的界面相容性明显优于仅添加GO/PPE的效果;当加入GO-g-PPE的质量分数≤0.8%时,随着GO-g-PPE用量的增加,GO-g-PPE改性PA66复合材料的力学性能有所提升,再继续增加GOg-PPE的用量反而使复合材料的力学性能下降。添加质量分数0.8%的GO-g-PPE时,GO-g-PPE改性PA66复合材料的热性能、力学性能最佳,与纯PA66相比,复合材料的结晶温度升高4℃,拉伸强度提高8.9%,断裂伸长率提高17.9%,缺口冲击强度提高37.6%;添加质量分数1.0%的GO-g-PPE时,复合材料的吸水率降低35.1%,摩擦系数减小14.3%。     

玻璃纤维增强尼龙66复合材料的结构与性能

使用双螺杆挤出机,采用共混改性方法制备玻璃纤维(GF)增强尼龙66(PA 66)复合材料(GF-PA 66),并对其结构、热性能和力学性能进行了表征。结果表明:制备的GF质量分数分别为20%,25%,30%的GF-PA 66复合材料的密度均低于1.4 g/cm~3,GF在GF-PA 66复合材料体系中呈现纤维交错复杂的网络结构;GF-PA 66复合材料的起始热降解温度均在320℃以上,具有较好的耐热性;随着GF含量的增加,GF-PA 66复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量升高,当GF质量分数达到30%时,复合材料的拉伸强度为147.4 MPa,比纯PA 66提高了75%,弯曲强度达到202 MPa,比纯PA 66提高了112%,弯曲模量达到7 783.3 MPa,比纯PA 66提高了175%;随着GF含量的增加,GF-PA 66复合材料的悬臂梁冲击强度先降低后升高,当GF质量分数为30%时,复合材料的悬臂梁冲击强度高于纯PA 66。     

硫酸钙晶须增强PA66复合材料的制备及性能

采用共混的方法制备了PA66/CSW复合材料,研究了CSW添加量对PA66/CSW复合材料结晶性能和力学性能的影响。结果表明,CSW的加入对PA66/CSW复合材料具有明显的异相成核作用,PA66/CSW复合材料的T_m和X_c得到了不同程度的提高。PA66/CSW复合材料的拉伸强度随着CSW用量的增加先增加后减小,在CSW用量为15%时达到最大值;PA66/CSW复合材料的断裂伸长率随着CSW用量的增加逐渐减小。PA66/CSW复合材料的弯曲强度和弯曲弹性模量随着CSW用量的增加先增加后减小。PA66/CSW复合材料的冲击强度(韧性)随着CSW用量的增加先减小后增加。     

表面处理对CF/PA66复合材料磨损性能的影响

采用电化学氧化法和氨气法分别对碳纤维(CF)进行表面处理后,用双螺杆挤出机共混造粒和注塑成型制备CF/PA66复合材料,研究了表面处理对CF/PA66复合材料磨损性能的影向。结果表明:随着CF含量的增加,CF/PA66复合材料的耐磨损性能提高;对CF进行表面处理,可提高CF/PA66复合材料的耐磨损性能,氨气法得到的CF/PA66复合材料的耐磨损性能优于电化学氧化法,当添加CF质量分数为15%时,其体积磨损速率比电化学氧化法的约降低48%。     

回收PET/PA66复合材料的研究

采用OZ作为反应相容剂,通过反应挤出制备了回收聚对苯二甲酸乙二酯(PET)/聚酰胺66(PA66)复合材料。研究了相容剂用量对复合材料的拉伸强度、冲击强度、流变性能和形态结构等的影响。结果表明,PA66质量分数为60%、相容剂OZ质量分数为5%时,可以得到综合性能与PA66相当的复合材料,降低了PA66的成本,同时使PET得到了回收。     

玻璃纤维改性PA66冲击强度的影响因素分析

以质量分数33%的玻璃纤维改性聚己二酰己二胺(PA 66)切片为基础,分析了基料黏度、玻璃纤维粗细、增韧剂、挤出工艺等对PA 66复合材料的冲击性能的影响。结果表明:随基料树脂黏度增大,PA 66复合材料的冲击性能增加,其中无缺口冲击强度增加幅度大;玻璃纤维直径越小,PA 66复合材料的冲击强度越高,玻璃纤维直径以13~15μm为宜;增韧剂本体强度小,增韧效果好,马来酸酐接枝茂金属乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)的性价比最佳;PA 66复合材料缺口冲击强度随增韧剂用量增加而增加,无缺口冲击强度呈先增大后减小再增大的趋势,复合材料中加入增韧剂质量分数2.5%较适宜;采用高温低转速挤出工艺时PA 66复合材料冲击强度较好。     

共聚PA6/66在PA66/GF复合材料中的应用

以共聚尼龙(PA)6/66和POE-g-MAH作为增韧剂,采用熔融共混法对PA66/玻璃纤维(GF)复合材料进行增韧改性,考察两种增韧剂用量对其结晶行为、力学性能、热变形温度(HDT)和熔体流动速率(MFR)的影响。结果表明,高用量的POE-g-MAH对复合材料中PA66的结晶有一定阻碍作用,而共聚PA6/66对PA66的结晶性能影响较小;随着共聚PA6/66和POE-g-MAH用量的提高,PA66/GF复合材料的冲击强度明显提高,拉伸强度、弯曲强度和HDT则逐渐下降;与POE-g-MAH相比,共聚PA6/66对拉伸及弯曲强度和HDT的不利影响较小,且略微提高了复合材料的MFR,而POE-g-MAH大幅降低了复合材料的MFR。当两种增韧剂的质量分数均为12%时,共聚PA6/66和POE-g-MAH增韧的复合材料的无缺口冲击强度和缺口冲击强度基本相当,但前者在拉伸强度、弯曲强度、HDT和MFR方面均有更明显的优势。     

高流动性PA6在GF增强PA66体系中的应用

以尼龙(PA)66和高流动性PA6为基体树脂,采用熔融共混方法制备了PA66/高流动性PA6/GF复合材料,考察了高流动性PA6用量对复合材料的结晶熔融行为、热变形温度(HDT)、熔体流动速率(MFR)、表面性能和力学性能的影响。结果表明,在GF质量分数为40%的情况下,当高流动性PA6用量不高于基体树脂总质量的20%时,复合材料表现出PA66的结晶熔融行为特征,HDT随高流动性PA6用量的增加略有下降;随高流动性PA6用量增加,复合材料的MFR显著提升;当高流动性PA6用量达到基体树脂总质量的20%时,复合材料制品表面浮纤问题得到解决,此时复合材料的拉伸和弯曲强度与未加高流动性PA6时相当,简支梁和悬臂梁缺口冲击强度则分别提高了17.6%和16.4%,MFR为18.3 g/10 min,较未加高流动性PA6时提升1倍,具有最佳的综合性能。     

PA66/SDBS复合材料的抗静电性能和流变性能研究

利用机械共混的方法制备了聚酰胺66/十二烷基苯磺酸钠(PA66/SDBS)复合材料,研究了SDBS的用量对该复合材料抗静电性能和流变性能的影响。结果表明:适量SDBS的添加,可降低PA66/SDBS复合材料的体积电阻率和表面电阻率,从而有效改善复合材料的抗静电性能。PA66/SDBS复合材料的表观黏度随着剪切速率和温度的提高而逐渐降低,随着SDBS用量的增加呈先降后升趋势。PA66/SDBS复合材料的非牛顿指数随温度的升高而增大,随SDBS用量的增加先增大后减小。PA66/SDBS复合材料熔体的黏流活化能随剪切速率的提升而减小,随SDBS用量的增加先减小后增大。     

石墨烯涂覆玻纤增强PA66复合材料

用化学方法将石墨烯用硅烷偶联剂A1100进行了改性,然后将改性后的石墨烯涂覆在玻纤表面,最后将涂覆了石墨烯的玻纤用于改性PA66,研究了在不同的涂覆质量分数下,涂覆于玻纤表面的石墨烯的形态和石墨烯对玻纤/PA66复合材料弯曲强度及界面结合的影响。结果表明,当涂覆质量分数在0.1%~0.3%时,石墨烯能以舒展的片层状形态涂覆于玻纤表面,并且玻纤/PA66复合材料的弯曲强度也得到大幅地增加,对界面有增强效果;而当质量分数大于0.5%时,涂覆于玻纤表面的石墨烯发生卷曲或聚集出现严重的团聚现象,降低了玻纤/PA66复合材料的弯曲强度,对界面增强效果不明显。     

聚酰胺66改性玻璃纤维增强聚苯硫醚体系的摩擦学性能研究

研究了聚酰胺66(PA66)改性玻璃纤维(GF)增强聚苯硫醚(PPS)（PPS/PA66/GF）复合体系的摩擦因数、磨损体积、磨损后表面的微观形貌及损耗因子峰值、储能模量对摩擦因数的影响。结果表明,PA66的加入显著改善了复合材料的摩擦学性能,当PA66含量为40 %（质量分数,下同）时,磨损最小,为5.24 mm3,相对于PPS+30 %GF(13.60 mm3)下降了61 %;扫描电镜分析磨损表面,随着PA66含量的增加,磨损机理由磨粒磨损转为粘着磨损;复合材料损耗因子峰值越大,摩擦因数越小;初始储能模量越大,摩擦因数越小。     

ZnCl_2改性低熔点PA6的结晶及力学性能研究

利用熔融共混法制备了不同氯化锌(ZnCl_2)用量下的聚酰胺6(PA6)/ZnCl_2复合材料,分别采用差示扫描量热仪(DSC)、动态力学分析仪(DMA)、电子拉伸机等对不同ZnCl_2用量下PA6/ZnCl_2复合材料的结晶行为及力学性能进行了研究。结果表明:随着ZnCl_2用量的增加,PA6/ZnCl_2复合材料的拉伸强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,当ZnCl_2质量分数为5%时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别达到最大值70.39 MPa和64.71 MPa,较纯PA6分别增加了7.5%和降低了28%;随着ZnCl_2用量的增加,PA6/ZnCl_2复合材料的玻璃化转变温度逐渐增大,结晶能力下降,结晶度减小,结晶度由原来的34%变为13%。     

聚酰胺66/聚磷酸铵复合材料的阻燃性能和流变性能研究

采用熔融共混的方法制备了聚酰胺66/聚磷酸胺(PA66/APP)复合材料,系统研究了APP用量对PA66/APP复合材料阻燃性能和流变性能的影响。结果表明:PA66/APP复合材料的阻燃性能随着APP用量的增加而逐渐提升。PA66/APP复合材料的表观黏度随着剪切速率及温度的升高而降低,随着APP用量的增加呈先降低后上升趋势。PA66/APP复合材料的非牛顿指数随着温度的升高而增大,随着APP用量的增加先增大后减小。PA66/APP复合材料熔体的黏流活化能随着APP用量的增加先减小后增大。     

酚醛改性对玻纤增强聚酰胺66复合材料耐湿性的影响

采用熔融共混法制备了线型酚醛树脂(LPF)改性的玻纤增强聚酰胺66(PA66/GF)复合材料,研究了LPF对PA66/GF复合材料吸水性、力学性能以及耐湿性的影响。结果表明:随着LPF用量的增加,改性增强PA66复合材料PA66/GF/LPF的吸水率明显降低;同时复合材料的拉伸强度略有提升,但缺口冲击强度则有所下降。另外同改性前(PA66/GF)相比,改性复合材料(PA66/GF/LPF)的耐湿性明显提升,调湿处理后材料的力学性能基本保持稳定,其中当LPF用量为4%且调湿处理10天后,复合材料的拉伸强度保持率达到82.2%,同时冲击强度变化率仅为18.6%。     

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。     

分散相含量对PP/PA66原位微纤复合材料微观形态和性能的影响

为解决玻璃纤维、碳纤维及芳纶纤维等增强聚丙烯(PP)出现的生产成本高、工艺复杂、能耗较高及难以回收等问题,采用一次挤出熔融、二次挤出拉伸的方法制备了PP/尼龙66 (PA66)原位微纤复合材料(MFCs),并通过与普通PP/PA66共混物对比,分析了分散相含量对形成微纤形貌的影响及原因。探究了分散相含量对复合材料的结晶性能、流变行为以及力学性能的影响。结果表明,PA66微纤可以对基体PP异相成核起到促进作用;随着PA66含量的增加,复合材料的储能模量、损耗模量和复数黏度也随之增大;当PA66质量分数为15%时,MFCs的拉伸强度和弯曲强度均达到一个最优值,分别为36.96 MPa和52.4 MPa,比普通共混材料增加了53.3%和40%,当PA66质量分数为25%时,MFCs的冲击强度最大增加了94%。     

可激光焊接PA66增强复合材料的制备及其性能研究

以聚酰胺66(PA66)作为基体树脂，玻璃纤维(GF)作为增强材料，通过熔融挤出法制备了可激光焊接的PA66增强复合材料。研究了非结晶的半芳香族聚酰胺、扁平GF、润滑剂OP蜡和色粉对PA66增强复合材料力学性能和激光透射性能的影响。结果表明：共混非结晶的半芳香族聚酰胺树脂、使用扁平GF可以显著提升PA66增强复合材料的激光透射性能；润滑剂OP蜡的使用对PA66增强复合材料的激光透射性能影响很大，添加质量分数为0.5%的OP蜡，PA66增强复合材料的激光透射性能下降55.6%;随着样品厚度的增加，PA66增强复合材料的激光透射性能逐渐降低；非结晶的半芳香族聚酰胺的加入可以改善PA66增强复合材料的耐热性能。