碳化硅纳米粒子改性环氧树脂影响因素的研究

通过先强力磁力搅拌再超声波分散的方式制备了均匀分散的碳化硅纳米粒子改性环氧树脂复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜以及力学性能测试研究了强力磁力搅拌时间、超声波振荡时间和碳化硅纳米粒子添加量对复合材料性能的影响。结果表明:当强力磁力搅拌、超声波分散时间分别为2 h时,碳化硅纳米粒子的分散效果最佳,复合材料的拉伸强度和弯曲强度均为最大值。随着碳化硅纳米颗粒用量增加,复合材料的拉伸性能和弯曲性能都出现了先增加后减小的趋势。当碳化硅纳米颗粒的质量分数为2%时,材料的拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和弯曲应变达到了最大值1 390.7 MPa,110.53 MPa,3 269.4 MPa和6.62%,较纯环氧树脂分别提高了24.3%,36.8%,28.6%和30.1%。其质量分数为3%时,拉伸强度和断裂伸长率分别达到最大值70.51 MPa和5.09%,比纯环氧树脂提高了49%和20.3%。     

碳纤维-环氧树脂复合材料的制备及力学性能表征

用低温等离子体技术对碳纤维针织物进行处理,将E-44环氧树脂基体与碳纤维织物进行复合,在温度为40℃、模压压力1.5 MPa条件下,采用模压成型法,加热1 h,保温2 h后,制备出碳纤维复合材料。测试了复合材料的拉伸性能、弯曲性能及压缩性能,得出经过等离子体处理后,碳纤维复合材料的纵向拉伸强度比改性处理前提高了31.12%,横向拉伸强度提高了40.61%;纵向弯曲强度提高了26.42%,横向弯曲强度提高了23.41%;纵向抗压强度提高了40.41%,横向抗压强度提高了29.74%。等离子体处理有利于碳纤维与树脂的结合,使得制备出的碳纤维复合材料的力学性能得到提高。     

乒乓球拍用碳纤维复合材料的改性与性能研究

在乒乓球拍用碳纤维/环氧树脂复合材料表面进行了不同含量纳米微晶纤维素涂覆的改性处理,研究了纳米微晶纤维素含量对复合材料表面形貌、单丝拉伸强度、剪切强度和弯曲性能的影响,并对断口形貌进行了观察。结果表明,硅烷化改性处理并不会对纳米微晶纤维素的形貌和尺寸产生显著改变;去除上浆剂后的碳纤维抗拉强度约为3.44GPa,剪切强度约为48.3MPa,碳纤维的弯曲强度和弯曲模量分别为418.3MPa和20.1GPa,随着AMEO-NCC含量增加,AMEO-NCC涂覆的碳纤维的单丝抗拉强度、剪切强度、弯曲强度和弯曲模量都呈现先增加而后减小的特征,在AMEO-NCC含量为质量分数0.3%时取得单丝抗拉强度最大值,且都高于去除上浆剂后的碳纤维。     

增强增韧的环氧树脂/二氧化硅纳米复合材料的制备与研究

以丙酮为溶剂,采用溶胶凝胶法制备了一种纳米二氧化硅颗粒,并加入环氧树脂中制备了环氧树脂/二氧化硅纳米复合材料。研究了不同含量的纳米颗粒对环氧树脂的固化过程、网络特点以及力学性能的影响规律。结果表明,二氧化硅颗粒的加入会在一定程度上促进固化反应的进行;二氧化硅的加入会大大增加树脂在玻璃态的储能模量,但会造成玻璃化转变温度的降低;同时,与纯环氧树脂相比,当二氧化硅颗粒质量分数为3%~5%时,环氧树脂拉伸模量、拉伸强度以及断裂伸长率分别比纯环氧树脂样品提高了11.9%,9.1%和39.7%。研究发现在材料受到外力时,环氧基体中二氧化硅纳米颗粒能够转移、阻断裂纹的发展,并在周围产生塑性形变,进而起到增强增韧的作用。     

聚氨酯纳米SiO2稀释剂复合改性环氧树脂性能测试与表征

为同时提高聚氨酯的强度、韧性以及热稳定性,采用聚氨酯、纳米SiO₂、稀释剂669复合改性环氧树脂。通过拉伸试验、弯曲试验评价复合改性环氧树脂的力学性能。结果表明,复合改性环氧树脂的拉伸强度、弯曲强度比纯环氧树脂提升6.23%,23.96%,断裂延伸率和弯曲变形比纯环氧树脂分别提高94.58%,8 mm,增韧的同时强度增加,且复合材料具有协同增韧效应。通过热重分析表明,复合改性环氧树脂的热稳定性最佳,热分解温度比纯环氧树脂提高了21℃;最后,通过红外光谱与SEM分析,表明在该改性过程中,聚氨酯接枝到环氧树脂上,对环氧树脂是化学改性,但纳米SiO₂和稀释剂669对环氧树脂的改性是物理改性,三者稳定分布在体系中;复合改性环氧树脂断裂时产生塑性剪切屈服带,纳米SiO₂引起裂纹偏转,同时颗粒与基质剥离,吸收能量,实现增韧。     

纳米SiO2/竹纤维/环氧树脂复合材料性能研究

将竹纤维加入到环氧树脂中以形成增强环氧复合材料,研究了竹纤维竹粉和纳米二氧化硅（SiO2）对环氧树脂的力学性能和耐溶剂浸蚀性能的影响。竹纤维含量为15%时,竹纤维/环氧树脂的冲击强度比纯环氧树脂提高50%。纳米SiO2能同时增强和增韧竹纤维/环氧树脂,并提高其耐溶剂浸蚀性能,纳米SiO2含量为4%时,纳米SiO2/竹纤维/环氧树脂三元复合材料的冲击和拉伸强度分别比未添加纳米SiO2的竹纤维/环氧树脂提高40%和30%。当纳米SiO2/竹纤维/环氧树脂的质量比为4/15/85时,三元复合材料的综合性能较好。     

环氧树脂/稻壳SiO2纳米复合材料的热性能及拉伸性能研究

将稻壳用酸处理后在600 ℃焚烧得到纯度为99.3%、比表面积为212 m2/g的SiO2。经硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）改性后的SiO2为无定形态,尺寸在30~50 nm之间。将改性后的稻壳SiO2与环氧树脂复合,利用热分析方法考察了纳米复合材料在N2气氛中的热性能,并采用万能材料试验机测试其拉伸性能。结果表明：稻壳SiO2的加入能有效增加环氧树脂/稻壳SiO2纳米复合材料的热稳定性,复合材料的起始分解温度（Ti）、分解速率最大时的温度（Tmax）以及失重50 %的分解温度（T50 %）均高于纯环氧树脂,并随稻壳SiO2含量的增加而增加。当环氧树脂/稻壳SiO2纳米复合材料的组成相同时,KH550改性的复合材料的Ti、Tmax和T50 %均比未经过KH550改性的高。随KH550用量增加,复合材料T50 %向高温方向移动。此外,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和模量也高于纯环氧树脂。     

环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备和性能

利用插层法制备了环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料。X射线衍射分析表明,改性使蒙脱土层间距变大,制备出的环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料剥离结构较好。性能测试表明,复合材料的力学性能和热性能均比纯环氧树脂有所提高:拉伸强度提高了70.8%,无缺口冲击强度提高了64.5%,热变形温度提高了17.7℃。     

改性纳米氮化硅/EP复合材料的力学和荧光性能研究

使用偶联剂(KH-560)对纳米氮化硅(Si3N4)进行改性,并以改性纳米Si3N4为填料制备了纳米Si3N4/环氧树脂(EP)复合材料,研究了纳米Si3N4对复合材料静态、动态、低温力学性能和荧光性能的影响。结果表明:纳米Si3N4的添加使复合材料同步增强增韧;当纳米Si3N4/EP的质量比为3/100时,复合材料的拉伸强度和冲击强度提高幅度最大,分别提高了145%、255%;复合材料经低温冷冻后拉伸强度进一步增大;通过荧光光谱发现当激发波波长为292 nm时,复合材料的荧光最大发射波波长较纯树脂的红移,且荧光强度增强。     

AG-80环氧树脂增韧改性及其在碳纤维复合材料中的应用

采用E-44、LNBR、SiO和KH-570分别对AG-80/DMDC环氧体系进行增韧改性,研究了2增韧环氧树脂体系的力学性能和在不同pH条件下的吸水性能。结果表明,当E-44、LNBR、SiO和KH-570用量分别为50.0%、10.0%、3.0%、2.0%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和2弯曲模量分别为73.4 MPa、84.0 MPa、1.5 GPa。该增韧环氧树脂体系在中性和碱性条件下,具有较好的耐水性能。进一步以AG-80增韧改性体系作为基材,采用KH-570对碳纤维布进行改性,并利用拉力试验机,红外光谱仪和偏光显微镜对碳纤维复合材料进行表征。结果表明,改性碳纤维复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别为114.7 MPa、192.5 MPa和7.6GPa,比未改性前分别提高了26.3%、41.9%和40.7%,界面性能得到了明显改善。     

短碳纤维增强PC/ABS合金及力学性能分析

以改性短碳纤维为增强材料增强PC/ABS合金,采用熔融共混的方法制备了PC/ABS短碳纤维复合材料,研究了复合材料样条的力学性能与短碳纤维含量的关系。扫描电镜和红外光谱分析表明,纤维的改性有利于其与PC/ABS合金的结合。拉伸性能测试结果表明,3和6 mm改性碳纤维均能提高复合材料的拉伸强度,3 mm碳纤维复合材料优于6 mm。当3 mm的改性碳纤维复合材料添加量为10%时,复合材料的拉伸强度比含3%碳纤的复合材料提高了35. 52%;动态力学性能测试结果表明,添加改性碳纤维能提高复合材料的储能模量,增强复合材料的刚性。     

MCM-41的孔径和添加量对环氧树脂力学性能的影响

以1,3,5三甲苯(TMB)为扩孔剂,水热合成了5种不同孔径(2.7～5.9 nm)的介孔二氧化硅MCM-41粉体,采用溶液共混法制备了MCM-41环氧树脂复合材料,研究了MCM-41孔径和添加质量对复合材料力学性能的影响。结果表明,添加1%最大孔径的MCM-41时,复合材料的力学性能达到最佳,拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量分别比纯环氧树脂提高了54.6%、30.1%、68.3%。     

环氧树脂/纳米Si_3N_4复合材料的制备与性能研究

以纳米 Si_3N_4为填料制备了环氧树脂/纳米 Si_3N_4复合材料。通过透射电镜观察到,纳米粒子在有机基体中分散均匀。研究了纳米 Si_3N_4对复合材料性能的影响,结果表明,添加纳米 Si_3N_4使复合材料的力学性能增加,当改性环氧树脂/纳米 Si_3N_4为100/3(质量比,下同)时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度提高幅度最大,分别提高了145%、241%、255%。此时,复合材料的击穿场强提高的幅度也达到最大,在直流电压和交流电压下,分别提高了249%、146%;但添加纳米 Si_3N_4使复合材料的介电常数和介质损耗值减小;热重分析表明,环氧树脂/纳米Si_3N_4复合材料耐热性能有明显提高。并用"核-壳过渡层"结构模型初步探讨了各项性能改善的原因。     

纳米纤维素-竹粉改性环氧树脂复合材料研究

以采用溶剂交换和熔融机械搅拌相结合的方法制备了纳米纤维素-竹粉改性的环氧树脂复合材料。采用拉伸性能测试、示差扫描量热仪(DSC)研究了复合材料的力学性能及固化反应。结果表明:随着竹粉含量增加,竹粉改性环氧体系的拉伸强度及拉伸弹性模量呈上升趋势,但断裂伸长率明显降低。而竹粉与纳米纤维素协同改性的环氧体系不仅改善了断裂伸长率而且在原来基础上再次提升了拉伸强度及拉伸模量。与纯的环氧基体相比,添加纳米纤维素质量分数为0.2%及竹粉质量分数为20%的体系性能最佳。竹粉的加入对环氧树脂固化反应有一定的阻碍作用,而纳米纤维素对反应有一定的促进作用。     

聚酰胺6/环氧树脂改性蒙脱土纳米复合材料的制备与性能

采用环氧树脂改性蒙脱土（MMT）得到有机化蒙脱土（OMMT）,再用熔融插层法制备了聚酰胺6 （PA6）/ OMMT纳米复合材料。采用X射线衍射仪、透射电子显微镜、万能材料试验机、热重分析仪等研究了PA6/OMMT复合材料的形态结构、力学性能和热稳定性。结果表明,经环氧树脂改性得到的OMMT的层间距明显增加,从未改性的1.22 nm增加到5.13 nm,并以纳米尺度分散于PA6基体中;随着OMMT含量的增加,PA6/ OMMT复合材料的强度和模量增加,热变形温度提高,其拉伸强度可达76 MPa,弯曲模量达到3.462 GPa,热变形温度为134 ℃;PA6/ OMMT复合材料失重10 %时的温度为422 ℃,比纯PA6的406 ℃提高了16 ℃,改善了PA6的热稳定性。     

碳玻混编单向复合材料的性能分析

采用碳纤维质量含量分别为7.4%、10.7%、13.8%的三种碳玻层间混编单向织物制备了纤维增强环氧树脂复合材料,分析了该类材料的力学性能与工艺性能。结果表明:碳玻层间混编复合材料的0°拉伸模量和0°压缩模量均随碳纤维含量的提高而升高,掺入碳纤维后碳玻混杂复合材料的0°拉伸强度比纯玻纤复合材料的有所降低,但随碳纤维含量的增加而升高,碳玻层间混编复合材料的0°压缩强度则没有明显的变化规律;掺入碳纤维后,碳玻层间混编复合材料的90°拉伸强度和模量均有所下降;低碳纤维含量的碳玻层间混编单向织物具有良好的Z向渗透性能。该类新材料未来有望在风电叶片结构减重和成本优化上发挥重要作用。     

纳米SiO_2改性环氧树脂胶粘剂的研究

选择纳米 SiO_2 作为增强材料改性环氧树脂基体, 以物理分散法将纳米 SiO_2 分散在环氧树脂中。通过力学性能测试和热稳定性能测试, 研究了不同含量的纳米 SiO_2 对改性环氧树脂胶粘剂的热性能、拉伸性能和冲击性能的影响; 通过 NOL环测试和扫描电子显微镜(SEM) 分析, 研究了不同含量的纳米 SiO_2 对国产芳纶纤维/改性环氧复合材料的界面性能和层间剪切强度的影响。实验结果表明, 基体树脂中当 w( 纳米SiO_2)=3%时, 改性环氧树脂胶粘剂的拉伸强度和冲击强度分别提高了 28.8%和 22.6%, 复合材料的层间剪切强度(ILSS) 达到最大值, 比未改性胶粘剂提高约 56.8%。     

聚醚砜和二氧化硅纳米粒子协同增韧三官能团环氧树脂的研究

与传统的双官能团环氧树脂相比,多官能团环氧树脂具有更高的交联密度,这赋予其更好的力学性能和耐热性,但却降低了环氧树脂的韧性。本文研究发现,同时加入热塑性树脂聚醚砜(PES)和亲水性二氧化硅纳米粒子(A200)可以显著提高TDE85环氧树脂的强度和韧性。当TDE85∶PES∶A200质量比=100∶5∶0.3时,复合材料的增强和增韧效果最佳,改性环氧树脂的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了38.1%和29.4%,并且没有明显牺牲基体树脂的模量和耐热性。扫描电子显微镜(SEM)结果表明,改性后的环氧树脂呈现韧性断裂行为,其增韧机理可以解释为PES树脂和二氧化硅纳米粒子不同增韧机理的协同作用。     

PP/Nano-SiO_2复合材料的制备及性能研究

通过熔融共混法制备了聚丙烯/纳米二氧化硅(PP/nano-SiO2)复合材料,并研究了该复合材料的力学性能、热性能和动态流变性能。结果表明:当nano-SiO2用量不大于2%时,随着其用量的增加,复合材料的拉伸强度和冲击强度均呈先升后降趋势,但都高于纯PP的拉伸强度和冲击强度;复合材料的分解温度高于纯PP;复合材料熔体呈现剪切变稀现象,具有假塑性流体的特征,且随着nano-SiO2用量的增加,复合材料的复数黏度、储能模量、损耗模量均逐渐提高,但在低频区和高频区的变化幅度不同。     

ZnO纳米棒提高碳纤维增强树脂基复合材料界面性能

碳纤维增强树脂基复合材料因其高的比强度和比模量,在航空航天等领域被广泛地应用。目前,碳纤维与树脂的界面性能是制约复合材料性能的关键因素。通过简单的水热法,在碳纤维表面合成了ZnO纳米棒阵列。在不同的生长时间下,制备了具有不同长度的ZnO纳米棒。ZnO纳米棒改性之后树脂对碳纤维的浸润性能明显提高。同时,复合材料的界面剪切强度得到明显提升,最大增幅达到了28.4%。通过扫描电子显微镜观测了单丝拔出后碳纤维的表面形貌,结果表明:改性碳纤维单丝拔出后表面粗糙而且残留了断裂的树脂基体,进一步证明碳纤维表面生长ZnO纳米棒之后界面强度得到改善。