碳纳米管/聚乳酸复合材料的制备与性能

用熔融共混的方法制备了碳纳米管(CNTs)/聚乳酸(PLA)复合材料,观察了其球晶形貌和断面形貌,并研究了不同配比的CNTs/PLA复合材料的结晶性能和水解性能。结果表明:CNTs可以作为异相成核剂提高PLA的结晶速率和结晶度,CNTs质量分数为1%时,复合材料的结晶度达到44.9%,CNTs能够在基体中均匀分散;CNTs质量分数小于1%时,断面呈中间层破形貌;随CNTs含量增多,复合材料的球晶直径变大;CNTs能降低PLA的水解速率。     

苎麻增强环氧树脂复合材料的力学性能

分别以苎麻原麻和碱麻为增强体,KH550为偶联剂,制备了苎麻增强环氧树脂复合材料,研究了偶联剂用量和纤维含量对复合材料力学性能的影响,并对拉伸断口进行了观察。结果表明:当纤维的质量分数为50%,偶联剂用量为2%时,原麻/环氧树脂复合材料的力学性能最好,拉伸强度为172.9MPa,弯曲强度达365.4MPa;当纤维的质量分数为50%,偶联剂用量为3%时,碱麻/环氧树脂复合材料具有最好的拉伸性能,拉伸强度为117.3MPa;当纤维的质量分数为40%,偶联剂用量为3%时,碱麻/环氧树脂复合材料具有最好的弯曲性能,弯曲强度达293.2MPa。     

Al(OH)_3阻燃剂含量对麦秸纤维/废旧聚丙烯再生复合材料性能的影响

制备了阻燃麦秸纤维增强废旧聚丙烯再生复合材料,研究了阻燃剂Al(OH)_3含量对复合材料阻燃及力学性能的影响。结果表明:Al(OH)_3的加入极大地提高了复合材料的阻燃性能,并减少了融滴现象,当Al(OH)_3质量分数为40%时,垂直燃烧级别达到FV-0级,极限氧指数达到28.9;Al(OH)_3的添加使复合材料的热分解温度明显提高;随着Al(OH)_3含量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度呈现先升高后降低的趋势,当Al(OH)_3质量分数为30%时,复合材料的阻燃性能和力学性能达到最佳组合。     

聚乳酸竹粉复合材料性能影响因素分析

以竹粉、聚乳酸(PLA)为原材料,以模压成型的方法制备竹粉/PLA复合材料,通过测试其力学性能,摩擦磨损性能和吸水性能来分析竹粉的含量对复合材料性能的影响。实验结果表明:当竹粉含量为30%时,复合材料的洛氏硬度值,弯曲强度以及抗摩擦磨损性能达到最高,之后呈下降趋势。竹粉含量为50%时,材料的冲击强度,拉伸强度达到最大值,竹粉含量超过50%之后,开始明显下降。复合材料的吸水性能逐渐增加。综合实验结果来看,竹粉的添加有利于改善力学性能,提高材料的抗摩擦磨损性能和吸水性能。     

碱处理剑麻纤维/聚丙烯复合材料的性能研究

选用氢氧化钠溶液对剑麻纤维(SF)进行表面改性,采用注塑成型的方法制备SF/聚丙烯(PP)复合材料,借助扫描电镜(SEM)观察碱处理效果及剑麻纤维在聚丙烯基体中的分散性,通过力学性能和摩擦磨损性能测试研究不同含量SF对复合材料性能的影响。结果表明:氢氧化钠质量分数为10%时可获得最佳的纤维处理效果,但仅用碱处理未在纤维与基体之间形成有效的化学结合。随着SF含量的增加,复合材料的拉伸强度和弹性模量增加,摩擦因数和磨损率下降,SF质量分数为20%时拉伸强度和弹性模量达到最大值,SF质量分数为10%时摩擦因数和磨损率达到最小值。     

聚乳酸/羟基磷灰石复合材料激光选区烧结工艺优化与性能研究

以生物可降解材料聚乳酸（PLA）和生物骨基质的主要无机成分羟基磷灰石（HA）为研究对象。为获得复合材料激光选区烧结(SLS)制件的最佳成形参数,首先对纯PLA的SLS工艺进行了优化,发现最优的激光能量密度范围为0.040~0.075 J/mm2,且制得的纯PLA试样的拉伸强度均超过23 MPa,最高可达27.28 MPa。为研究HA含量对PLA/HA复合材料微观结构与力学性能的影响,以激光能量密度为0.040 J/mm2（激光功率12 W,扫描速度1 500 mm/s）对不同HA含量的PLA/HA复合材料进行了成形。实验结果表明,当HA质量分数为10%时,PLA/HA复合材料的力学性能和微观形貌最优。水接触角测试显示材料的接触角从69.52°降至57.96°,表明材料的亲水性能得到了改善。     

不同增韧剂对聚乳酸增韧改性效果及其FDM打印件性能的影响

采用质量分数为5%,10%,15%的聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(PTW)、热塑性聚氨酯(TPU)等3种增韧剂分别对聚乳酸(PLA)进行增韧改性并制备得到了丝材,应用熔融沉积成形(FDM)技术将丝材直接打印成形,研究了增韧剂对丝材及打印件性能的影响。结果表明:3种增韧剂与PLA均具有较好的相容性,PTW改性PLA丝材的流动性最佳,且随PTW含量的增加而更好;随增韧剂含量的增多,改性PLA打印件的拉伸强度降低,冲击韧度增大;采用质量分数为10%PTW改性的PLA丝材最适用于FDM打印成形,该丝材流动性适当,打印件表面光滑。     

不同增韧剂对稻壳粉/PLA复合材料的性能影响

以稻壳粉与聚乳酸(PLA)为原料,分别添加不同含量的白炭黑和纳米碳酸钙作为增韧剂,通过模压成型的方法制备木塑复合材料;通过电子万能试验机等设备测试了其力学性能、吸水性能,研究了增韧剂种类及其含量对PLA复合材料的影响。结果表明,相较于白炭黑,CaCO3是比较好的增韧剂,能有效地提高材料的拉伸、弯曲和冲击强度并降低吸水率。且当CaCO3含量为9%时,材料的各项性能最佳。     

钼含量对WC-Co-Ti(C,N)-Ni-Mo硬质合金微观结构及性能的影响

采用高真空高温液相烧结工艺制备了WC-Co-Ti(C,N)-Ni-Mo硬质合金,研究了钼质量分数(0～1.00%)对其密度、物相组成、微观结构、硬度、弯曲性能的影响。结果表明:所制备硬质合金的内部无明显空洞、微裂纹、杂质偏析等缺陷,其相对密度均超过99%,气孔率均小于1.00%;当钼质量分数为0.50%时,硬质合金的气孔率最低,相对密度最高;钼元素的添加有效抑制了WC晶粒的异常长大;钼含量对硬质合金维氏硬度影响不大;硬质合金的弯曲强度和剪切强度均随钼含量的增加先平缓增大后迅速下降;当钼质量分数为0.50%时,硬质合金的力学性能最优,维氏硬度为18.32GPa,弯曲强度为3.07GPa,剪切强度为112.08MPa。     

热压烧结制备碳化硅增韧氧化铝刀具复合材料及其力学性能评价研究

氧化铝陶瓷作为制造切削刀具的优良材料,较低的韧性限制了其应用。选用不同含量的碳化硅(2%,5%和10%)加入氧化铝颗粒中,经球磨后,利用真空热压烧结法(1400℃,20MPa)制备Al₂O₃/SiC复合材料。从X射线衍射(XRD)、致密度、硬度、弯曲强度以及断裂韧性等方面对材料性能进行了分析。结果发现,随着SiC的加入,Al₂O₃/SiC复合陶瓷硬度和抗弯强度增大。当SiC质量分数为5%时,其硬度和弯曲强度最大,最大值分别为1071.98HV和379.83MPa,此时断裂韧性也最大,为6.39MPa·m^1/2。     

偶联剂表面处理对纳米SiO_2/氰酸酯树脂复合材料力学性能的影响

利用纳米SiO2对氰酸酯(CE)树脂进行改性,并分别选用小分子偶联剂KH-560和大分子偶联荆SEA-171对纳米SiO2进行表面处理,研究了纳米SiO2含量以及偶联剂结构对纳米SiO2/CE树脂复合材料力学性能的影响.结果表明:随着纳米SiO2含量的增大,复合材料的冲击强度和弯曲强度均呈先增大后减小的趋势,大分子偶联剂处理后的纳米SiO2增强效果比小分子的好;当大分子偶联剂处理后的SiO2质量分数为3%时,复合材料的强度达到最大,其中冲击强度达15.99 kJ·m2,弯曲强度达147.55 MPa,与纯CE树脂相比,增幅分别为61.9%和44.2%.     

聚丙烯、炭黑和碳纤维共混填充超高分子量聚乙烯复合材料的力学和摩擦磨损性能

采用模压成型的方式制备超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,通过AG-1型电子万能实验机和MM-200型摩擦磨损试验机分别研究填料对复合材料力学性能和摩擦磨损性能的影响,采用光学显微镜分析复合材料磨损表面的形貌。结果表明:聚丙烯(PP)和无机填料炭黑(CB)或CB与碳纤维(CF)混杂填料的加入使UHMWPE复合材料的拉伸强度降低,弯曲模量和硬度增加,其中UHMWPE/PP/CB/CF复合材料的弯曲模量和硬度增幅大于UHM-WPE/PP/CB复合材料。填料的加入可改善UHMWPE复合材料的摩擦磨损性能,当填料的质量分数为5%时,UHMWPE复合材料的摩擦磨损性能最好,且UHMWPE/PP/CB/CF复合材料的耐磨性能优于UHMWPE/PP/CB复合材料。与UHM-WPE相比,UHMWPE/PP/CB/CF复合材料的摩擦因数和磨痕宽度分别下降了10%和44%,UHMWPE/PP/CB复合材料则分别下降了12%和42%。光学显微镜观察表明填料的加入大大改善了UHMWPE的磨粒磨损,复合材料表面以较浅的犁沟磨损为主要特征。     

Ti(C,N)含量对无压烧结Ti(C,N)/ZrO2陶瓷复合材料微观结构和性能的影响

以Y₂O₃稳定纳米ZrO₂粉、TiO₂粉、TiN粉、炭黑和水溶性酚醛树脂为原料,采用无压烧结方法制备Ti(C,N)/ZrO₂陶瓷复合材料,研究了Ti(C,N)质量分数(25%～40%)对其微观结构和性能的影响。结果表明：Ti(C,N)/ZrO₂陶瓷复合材料由t-ZrO₂和Ti(C,N)两相组成;随着Ti(C,N)含量的增加,Ti(C,N)颗粒逐渐出现团聚现象,但当Ti(C,N)质量分数增加至40%时,Ti(C,N)相分布又变得较均匀;随着Ti(C,N)含量的增加,陶瓷复合材料的开口气孔率先增大后减小,硬度、抗弯强度和断裂韧度先降低后升高;当Ti(C,N)质量分数为40%时,陶瓷复合材料的综合性能最好,其开口气孔率、硬度、抗弯强度、断裂韧度分别为0.73%,14.4 GPa, 354 MPa, 5.8 MPa·m^1/2。     

不同铜含量铜-电气石复合散热材料的制备与性能

以电气石为辐射散热体、铜为黏结相,采用粉末冶金法制备了铜质量分数为15%～30%的铜-电气石复合散热材料,研究了复合材料的显微组织、相对密度、散热性能、抗弯强度及断口形貌。结果表明:随着铜含量的增加,复合材料的组织变得均匀、致密,相对密度增大,散热性能增强;不同铜含量复合材料的散热性能均优于T2紫铜的,在自然条件下的降温速率为T2紫铜的1.95～2.78倍;随着铜含量的增加,复合材料的抗弯强度增大,当铜质量分数不低于20%时,抗弯强度均在30MPa以上,满足电子封装材料的强度要求;当铜质量分数增至25%时,复合材料断口上出现一定量的韧窝,表现出韧性断裂特征。     

高速剪切对碳纳米管/环氧树脂复合材料导电性能的影响

为提高碳纳米管在复合材料中的分散性,利用高速剪切分散工艺将碳纳米管分散于环氧树脂基体中制备碳纳米管/环氧树脂复合材料,研究了剪切时间和碳纳米管加入量对复合材料导电性能的影响.结果表明:剪切速率一定时,复合材料表面电阻率随剪切时间的增加而降低,但当剪切时间超过10min,对导电性能的影响不再明显;随着碳纳米管加入量的增加,复合材料导电性能提高,当碳纳米管的质量分数高于10%时,导电性能的变化趋于平缓.     

加入KH550对废纸纤维增强聚乳酸复合材料微观形貌和性能的影响

采用热压成型法制备了废纸纤维/聚乳酸复合材料,研究了加入KH550前后复合材料的微观形貌、力学性能、热稳定性能和吸水性能。结果表明:加入KH550后废纸纤维/聚乳酸复合材料拉伸断口更平滑,废纸纤维和聚乳酸界面相容性大幅提升;当加入质量分数为5%的KH550溶液时,加入KH550后的废纸纤维/聚乳酸复合材料的拉伸强度和弯曲强度比未加入KH550的分别最大提高11.2%和8.4%;加入质量分数为5%的KH550溶液后,废纸纤维/聚乳酸复合材料的吸水率降低;KH550的添加对复合材料的热稳定性影响较小。     

纳米及微米石墨/聚四氟乙烯复合材料的力学与耐磨性能

用热压成型法分别制备了纳米、微米石墨填充聚四氟乙烯(PTFE)的复合材料,对纯PTFE和复合材料进行了硬度、耐磨性和拉伸试验,用SEM观察了拉伸断口形貌.结果表明:纳米和微米石墨均能提高复合材料的硬度和耐磨性,而复合材料的抗拉强度和断后伸长率均有所下降;纳米石墨/PTFE复合材科的硬度、耐磨性、抗拉强度和断后伸长率均比微米石墨/PTFE复合材料的高;当纳米石墨质量分数为7%时,复合材料的综合性能较好,当质量分数大于7%后,复合材料的断后伸长率迅速下降;纳米石墨与PTFE相容性较好,在PTFE中的分布均匀.     

粉煤灰/聚丙烯复合材料的非等温结晶动力学行为

采用差示扫描量热仪研究了粉煤灰/聚丙烯(FA/PP)复合材料的非等温结晶行为,并探讨了基于Jeziorny法和莫志深法的结晶动力学,最后利用Flynn-Wall-Ozawa方程计算了纯PP和复合材料的结晶活化能。结果表明:在PP中加入FA后,复合材料的结晶起始温度To、结晶峰值温度Tp、Avrami指数n、半结晶时间t1/2和冷却速率F(T)均增大,结晶速率常数Zc降低;当FA的质量分数为15%时,复合材料的t1/2、活化能以及F(T)最小,Zc最大;FA/PP复合材料的结晶活化能均高于纯PP的。     

聚砜/半芳族热致液晶聚合物原位复合材料的形态及性能

向聚砜 (PSF)中加入 5 %可原位成纤的半芳族热致液晶聚合物 (TL CP1) ,原位复合材料的表观粘度同PSF相比有明显降低 ,聚砜的加工性得到明显改进 ,同时复合材料的拉伸强度、弯曲强度、拉伸模量、弯曲模量均有所提高。形态研究表明 :在 TL CP含量为 5 %～30 %范围内 TL CP1均可在基体中分散并形成具有一定长径比的微纤。当 TL CP1用量高于 10 %时 ,原位复合体系呈现明显的皮 -芯形态 ,抗拉及抗弯曲性能发生劣化 ,但模量显著增加     

纳米粒子和聚四氟乙烯填充UHMWPE复合材料的摩擦磨损性能研究

以纳米氧化锌(ZnO)和纳米蒙脱土(MMT)及聚四氟乙烯(PTFE)作为复合填料,通过热压成型工艺制备了纳米ZnO-MMT及PTFE填充超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,采用销-盘式摩擦磨损试验机考察了纳米粒子对复合材料摩擦磨损性能的影响,用扫描电子显微镜观察了复合材料磨损表面形貌。结果表明当PTFE和MMT的填充量均保持为质量分数6%,填充纳米ZnO质量分数为4%~6%时的复合材料可获得较好的摩擦磨损性能,与不含纳米ZnO的复合材料相比,其摩擦因数最低下降了11.1%,而磨损率下降了83.3%。当复合填料中纳米ZnO含量较低时,复合材料的磨损机制主要表现为不同程度的粘着磨损,但当复合填料中纳米ZnO含量较高时,复合材料的磨损机制主要表现不同程度的粘着磨损和磨粒磨损,同时其复合材料的摩擦磨损性能出现了恶化现象。