STF-Kevlar柔性复合材料制备与性能研究

以纳米SiO_2为分散相粒子,聚乙二醇为分散介质,制备剪切增稠流体,并与Kevlar纤维复合制备STF-Kevlar柔性复合材料。采用扫描电子显微镜和转矩流变仪对微观结构和性能进行表征。结果表明:SiO_2的固含量为35%时附着效果最佳,均匀分散;浸渍在STF里的时间为30min时效果最佳。在稳态曲线中,固含量为35%、40%、45%的体系中随着SiO_2固含量的增大,STF的起始粘度增加,STF体系中的临界剪切速率减小;在动态曲线中,初始复合粘度随着固含量的增加而增大,随着角速率的增大,STF体系的复合粘度逐渐减小。     

第三组分对纳米二氧化硅STF体系性能的影响

通过添加纳米纤维素(CNF)、氧化石墨烯(GO)或多壁碳纳米管(MWNT)制备了基于纳米二氧化硅的多相剪切增稠液体(STF)。对制得的多相STF体系进行了红外光谱、扫描电子显微镜和流变性能表征。结果表明:CNF由于分散尺度小和提供大量氢键的原因,可以增强纳米二氧化硅STF体系的综合性能,包括稳态流变表征下的临界剪切速率降低和最大增稠黏度增大,动态流变表征下的模量增强响应提前。GO和MWNT的加入则会使STF的性能降低。CNF的增强效果出现先增大后减小的趋势,最佳用量的质量分数为0.2%～0.3%。     

剪切增稠液体增强织物防刺性能的机理研究

制备出质量分数分别为20%和26%的剪切增稠液体(STF),研究了其流变性能、浸渍UHMWPE织物后所得的复合材料在不同条件下的防刺性能和STF增强织物防刺性能的机理.结果表明:2种液体均具有先剪切变稀后剪切增稠的流变性能曲线;由于STF具有钝化刀具和限制织物纱线或纤维移动的作用,能明显增强UHMWPE织物的防刺性能;STF/UHMWPE无纺布复合材料的防刺性能优于STF/UHMWPE机织布复合材料;随着STF固含量的增大,STF增强织物防刺性能的效果更加显著;STF/UHMWPE复合材料与纯UHMWPE复合铺层的防刺性能优于STF/UHMWPE复合材料单独铺层时的防刺性能,而且STF/UHMWPE复合材料放在最上层效果较好.     

SiO_2/PEG200剪切增稠液体的制备及粘度性能分析

以纳米SiO_2粉体为分散相,PEG200为分散介质获得了不同质量分数的剪切增稠液体,并分析了SiO_2质量分数及粒径对剪切增稠液体流变性能的影响。测试结果表明,欲提高剪切增稠性能,可通过减少分散相粒径,同时增加分散相质量分数来实现;但当分散相质量分数较高时,需要添加以无水乙醇为代表的稀释剂,降低液体的粘度,以获得分散均匀的剪切增强液体;同时为去除搅拌过程中产生的气泡,需对制备的剪切增稠液体进行真空处理,但真空处理时间不宜太长,以免分散相和分散介质的过度损失。     

STF-芳纶织物复合材料防刺性能研究

以不同质量分数的SiO_2和不同摩尔质量的聚乙二醇(PEG)通过声化学方法制备了剪切增稠液体(Shear Thickening Fluid, STF),并将其浸渍到芳纶织物制成了STF-芳纶复合材料,研究了这种复合材料的动静态防刺性能和柔韧性,并与纯芳纶织物性能进行了对比.通过对比不同配比SiO_2和PEG制备的STF可知,随着SiO_2颗粒质量分数的增加,颗粒间的作用力增强,摩擦力增大,故STF的剪切增稠能力明显增强,并且SiO_2颗粒质量分数越高STF的剪切增稠能力越高.在静态防刺性能测试中,在SiO_2颗粒质量分数相同的条件下,用摩尔质量为200 g/mol的PEG时,芳纶织物的静态防刺性能好于其他摩尔质量的STF.在柔韧性测试中,所制芳纶织物的弯曲度随着SiO_2质量分数和PEG摩尔质量的增加而减小.     

HDPE/纳米SiO_2复合体系的动态流变行为

研究了高密度聚乙烯(HDPE)/纳米SiO2复合体系的动态流变行为,探讨了纳米SiO2用量及表面偶联剂处理对复合体系的流变行为影响。实验结果表明,在SiO2未经表面处理体系,SiO2含量达到8%时,复数粘度η*发生突变,并出现强烈的剪切变稀;低频区,储能模量G′、损耗模量G″出现第二平台;对应的应变γ-G′曲线上,体系出现两段线性粘弹区域;这些现象表明了体系因粒子间相互关联、粒子与基体间相互作用而形成局部有序的逾渗网络结构。而纳米SiO2经表面偶联剂处理后,体系η*下降,体系没有出现平台特征,复合体系更加均匀。     

HDPE/纳米SiO2复合体系的动态流变行为

研究了高密度聚乙烯(HDPE)/纳米SiO2复合体系的动态流变行为,探讨了纳米SiO2用量及表面偶联剂处理对复合体系的流变行为影响.实验结果表明,在SiO2未经表面处理体系,SiO2含量达到8％时,复数粘度η*发生突变,并出现强烈的剪切变稀;低频区,储能模量G′、损耗模量G″出现第二平台;对应的应变γ-G'曲线上,体系出现两段线性粘弹区域;这些现象表明了体系因粒子间相互关联、粒子与基体间相互作用而形成局部有序的逾渗网络结构.而纳米SiO2经表面偶联剂处理后,体系η*下降,体系没有出现平台特征,复合体系更加均匀.     

轻便安全“液体装甲”

用于“凯夫拉”(Kevlar)背心的液体装甲是美国陆军实验室正在研究可挽救士兵生命的最新技术之一。这种防弹衣重量轻、质地柔软,能使士兵运动的更快。 液体装甲的关键成分是一种剪切增稠液体(shear thickening fluid,STF)。剪切增稠液体由悬浮在聚乙二醇中的坚硬粒子组成。聚乙二醇是无毒的,能承受的温度范围很广。极其细小坚硬的硅微粒是STF     

SiO_2纳米类流体及其复合材料的电性能研究

采用快速离子萃取法制备了SiO2纳米类流体。采用FTIR、TG、DSC、TEM及流变测试等分析手段对SiO2纳米类流体进行了系统的表征。结果发现,快速离子萃取法能够保证反应过程中离子交换完全,并能制得具有室温流动性、稳定单分散性以及较高导电性的SiO2纳米类流体。通过将SiO2纳米类流体以不同份数与聚氯乙烯(PVC)熔融共混得到了不同纳米类流体含量的SiO2纳米类流体/PVC复合材料,并对其介电性能和导电性能进行了表征。结果表明,SiO2纳米类流体具有良好的抗静电性能。     

刚玉质泵送浇注料流变性的研究

采用浇注料流变仪(IBB Rheometer V1．0)研究了微粉对湿式泵送喷射刚玉质浇注料流变性的影响．结果表明：浇注料的流变行为呈宾汉姆流体特征；随Al2O3微粉／SiO2微粉比例中SiO2微粉含量的增加，浇注料的流变性得到显著改善．即：在不同的剪切速度下，浇注料的扭矩、剪切粘度和流动阻力下降，用水量减少，自流值提高．当Al2O3微粉／SiO2微粉比例小于50／50后浇注料具有较好流变性，适合于泵送施工．     

分散方式对纳米炭黑分散稳定性的影响

为了选择合适的分散设备,通过磁力搅拌分散、超声波分散、球磨分散等方式分别对质量分数为0.05%的纳米炭黑在乙二醇水溶液中的分散性能进行了实验研究.磁力搅拌和超声波分散均在室温下进行,时间为30 m in;球磨分散的转速为300 r/m in,球磨时间是4 h;以质量分数为0.1%的阿拉伯树胶作分散剂.结果表明:经过一个星期的静置后,利用磁力搅拌分散的纳米炭黑悬浮液分层很明显,而利用超声波和球磨分散后的纳米炭黑悬浮液则具有稳定的悬浮性能.考虑到球磨分散会发生新的物理化学反应以及带来新的杂质,所以超声波分散才是目前最适用的一种分散手段. 更多还原     

PBT／CNTs复合材料的制备及其导电性能

采用熔融共混法制备聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）／碳纳米管（CNTs）复合材料,研究了不同分散工艺处理的原生CNTs和不同CNTs质量分数对复合材料表面电阻的影响。利用扫描电镜观察了处理后CNTs的分布状态和PBT／CNTs复合材料的微观形貌。结果表明：球磨分散使CNTs有更好的分散效果并更好地提高了复合材料的导电率;随着CNTs质量分数的不断增加,复合材料的表面电阻呈不断下降的趋势,导电阀值出现在CNTs质量分数约为4％时。     

壁湍流中喷发和扫掠对颗粒离散的影响

近壁湍流中的拟序结构：喷发（ejection）和扫掠（sweep）,对壁附近颗粒的扩散输运起着重要作用。本文首先采用直接数值模拟（DNS）方法得到槽道湍流（雷诺数Rer=Uδ／v＝80）的速度场,然后追踪颗粒群中每个颗粒的轨迹,最后详细分析喷发／扫掠事件对颗粒群离散行为的统计特征。模拟结果表明,流向和展向的粒子离散,在扩散初期来自于扫掠事件中的粒子离散大于来自于喷发事件中的粒子离散。当扩散时间超过数倍拉格朗日积分尺度后,开始时刻处于喷发或扫掠的粒子运动规律没有明显的不同,也就是说这些粒子几乎已经失去初始记忆。     

羟基磷灰石料浆流变性及注浆成型工艺的研究

选用聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸、甲基纤维素等为分散剂,研究其用量对羟基磷灰石（HA）陶瓷料浆流变性能和电动特性的影响。结果表明：料浆都呈现出剪切变稀的假塑性流体特性,其中添加0.5%甲基纤维素的陶瓷料浆具有较高的Zeta电位值(70 mV),同时具有优良的流变性和触变性。并对不同分散剂稳定料浆改善其流变性能的可能机理做了初步的探讨。在此基础上,制得了高流变性和触变性的HA料浆,研究了双氧水发泡成型工艺所得的粗坯体及高温烧结体的显微结构。通过该工艺所获得的HA样品孔壁较薄,孔径分布均匀。     

STF/UHMWPE织物复合材料防刺性能的研究

为拓宽STF/防刺织物复合材料的种类,寻求更轻、更薄、更软和更经济的防刺材料,用原生粒径20nm的SiO2分散于PEG200中制得不同SiO2含量的STF,通过浸泡的方式制备出STF/UHMWPE织物复合材料.参照GA 68—2003《防刺服》标准,在TLC-30A微处理器控制落锤式防刺服专用冲击试验机上测定不同条件下STF/UHMWPE复合材料的防刺性能.结果表明,STF能明显增强UHMWPE织物的防刺性能,STF/UHMWPE无纺布复合材料的防刺性能优于STF/UHMWPE机织布复合材料;并且随着STF固含量的增大,STF增强织物防刺性能的效果越显著;STF/UHMWPE复合材料与纯UHMWPE复合铺层的防刺性能优于STF/UH-MWPE复合材料单独铺层时,而且STF/UHMWPE复合材料放在最上层效果较好.     

层状材料在聚合物基复合材料中的分散效果对其燃烧性能的影响

采用熔融共混法制备了高抗冲聚苯乙烯（HIPS）基复合材料,包括HIPS／Fc．ZrP复合材料和HIPS／OZrP纳米复合材料。发现十六烷基三甲基溴化铵（C16）改性的磷酸锆（OZrP）相对于二茂铁改性的磷酸锆（Fc—ZrP）更易于和HIPS形成插层结构的纳米复合材料。对两种复合材料的燃烧性能和燃烧产物形貌进行研究和观察表明,改善层状材料在聚合物基体中的分散性是提高其阻燃效率的关键。     

Preparation of SiO_2 Nanoparticles by Silicon and Their Dispersion Stability

1Introduction Nanoparticleshavesomespecialpropertiesinopti cal,electric,thermal,andmagneticaspects[1].AfterRoyandKormarnenifirstputforwardtheconceptofnano recombination[2]in1984,therecombinationofinorganicnanoparticlesandorganicpolymerhasbeenanactivere se…     

机械合金化法制备W-Cu合金粉末的研究

将W80Cu20（n（W）：n（Cu）=4：1）混合粉末在QM-BP式行星式高能球磨机中球磨进行机械合金化,研究了不同球磨时间对W-Cu混合粉末组织的影响.采用XRD和SEM对不同球磨时间的粉末进行分析,结果显示随着球磨时间的增加,混合粉末产生合金化效果不断增强,Cu固溶于W中,并且晶粒尺寸得到一定的细化.     

反应高能球磨制备纳米WC/MgO复合粉末

将WO3、C和Mg粉末按摩尔比为1∶1∶3混合,在室温下用高能球磨法对其进行球磨,经XRD、SEM和TEM分析表明,在球磨到4.7 h时,WO3、石墨和镁之间发生氧化还原反应直接生成了WC和MgO粉末,之后随球磨时间的延长,粉末不断细化.球磨50 h后,得到WC晶粒度和颗粒度分别约为25 nm和100 nm的WC/MgO复合粉末.实验结果和热动力学分析表明,WC/MgO的合成是一个自蔓延反应过程,此反应可以在很短的时间内完成.     

氧化锆球体上的铝膜机械球磨法制备及工艺研究

在氧化锆球体上用机械球磨法制备铝膜,采用SEM和EDS观察铝膜的显微形貌及成分,分析了铝涂层的形成过程,运用L9（3^4）正交试验研究了球磨时间、球磨转速和球料比等工艺参数对膜厚的影响规律。结果表明：球磨转速、球磨时间、球料比影响膜厚的极差依次减小;以球磨时间10h、转速250r／min、球料比7：1参数制备的铝膜最厚,达到了50μm,且铝膜结构较致密,含氧量低、纯度高,与氧化锆球体机械结合良好。