多壁碳纳米管/有机硅改性环氧树脂复合材料的研制

以有机硅改性EP(环氧树脂)为聚合物基体、经强碱处理及硅烷偶联剂表面改性的MWCNTs(多壁碳纳米管)为功能性填料,采用原位聚合法制备了MWCNTs/有机硅改性EP复合材料。研究结果表明:经表面改性处理后的MWCNTs可在聚合物基体中良好分散,当w(MWCNTs)=0.6%(相对于有机硅改性EP质量而言)时,复合材料的拉伸强度(86.03 MPa)、弯曲强度(154.07 MPa)相对最大,并且比表面未改性的MWCNTs体系分别提高了17.12%、8.19%。     

萘酚改性烯丙基化环保型酚醛树脂的合成及研究

分别以环保型PF(酚醛树脂)和萘酚改性环保型PF为母体,成功合成了烯丙基化PF和萘酚改性烯丙基化PF,并制备了萘酚改性烯丙基化PF/BMI(双马来酰亚胺)共聚树脂;然后分别以上述树脂作为基体树脂,制备了玻璃纤维增强型复合材料。结果表明:当基体树脂为萘酚改性烯丙基化PF/BMI共聚树脂时,相应复合材料的冲击强度(321.6 kJ/m2)和弯曲强度(524.1 MPa)比萘酚改性烯丙基化PF基复合材料提高了11.0%和46.3%,比未改性环保型烯丙基化PF基复合材料提高了42.8%和258.2%,说明萘酚改性烯丙基化PF/BMI共聚树脂的增韧效果优于萘酚改性烯丙基化PF;萘酚改性烯丙基化PF/BMI共聚树脂基复合材料的耐热性能优于未改性烯丙基化PF体系,这是因为前者800℃时的残炭率(39.62%)高于后者(10.92%)所致。     

SiO_2杂化环保型酚醛树脂的研究与制备

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,成功制备了玻璃纤维增强型改性PF(酚醛树脂)基复合材料的基体树脂——环保型纳米SiO2/PF。研究结果表明:当w(TEOS)=10%时,PF/SiO2复合材料的综合性能相对最好,其拉伸强度(758 MPa)、弯曲强度(945 MPa)和冲击强度(261 kJ/m2)分别比未改性体系提高了144%、53%和30%;改性PF体系的最大失重速率温度比纯PF体系提高了40～50℃,其热分解第二阶段的活化能由134.41 kJ/mol升至240.72 kJ/mol;玻璃纤维增强型PF/SiO2复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率分别比纯PF体系降低了22.5%和8.4%。     

复合材料模具用树脂基体的研究

以自制改性咪唑为固化剂,酚醛型EP(环氧树脂)为基体树脂,制备出复合材料模具用中温固化的耐高温EP体系。研究结果表明:当w(改性咪唑)=4%(相对于EP质量而言)时,EP浇铸体的中温(80℃)凝胶时间约为50 min、冲击强度为12.8 kJ/m2、弯曲强度为125 MPa、弯曲模量为3.20 GPa和热变形温度为280℃,具有良好的力学性能和优异的耐高温性能,满足复合材料模具中温固化高温使用的基本要求。     

废胶粉、滑石粉改性PA66/GF复合材料的制备与性能

采用硅烷偶联剂KH560表面改性废胶粉(WRP)、环氧树脂E44改性滑石粉(Talc),以尼龙(PA)66/玻璃纤维(GF)复合材料为基体,制备了WRP,Talc及两者协同改性的PA66/GF复合材料,研究了WRP,Talc及两者协同作用对复合材料力学性能、结晶性能和热稳定性能的影响。结果表明,当3份WRP经过1份KH560处理后,其与PA66/GF基体间的界面粘结性明显得到改善,其改性的复合材料弯曲强度和冲击强度最高,分别比PA66/GF基体提高了11.09%和2.05%。当1份Talc经过3份E44处理后,其在基体中具有良好的分散性,改性的复合材料弯曲强度和冲击强度达到最大,分别比基体材料提高了13.89%和8.42%。WRP与Talc均能促进复合材料的结晶,但两者协同作用对复合材料结晶性能没有明显的影响。采用1份KH560处理的3份WRP协同3份E44处理的1份Talc对复合材料进行改性,可使弯曲强度和冲击强度相比基体分别提高16.97%和6.25%,且使复合材料具有良好的热稳定性能,达到了低成本WRP和Talc改性制备高性能橡塑复合材料的目的。     

MGOs/MSFCM协同增强PF力学性能研究

分别采用经γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性的氧化石墨烯(MGOs)和剑麻纤维素微晶(MSFCM)与酚醛树脂(PF)进行熔融共混,通过辊炼、模压成型方法制备MGOs-MSFCM/PF复合材料,研究MGOs的含量对MGOs-MSFCM/PF复合材料的力学、应力松弛、蠕变及摩擦性能的影响。结果表明:与MSFCM/PF复合材料相比,经过MGOs-MSFCM协同增强的PF复合材料的力学、蠕变和应力松弛性能均有明显提高,且当MGOs质量分数为3%时,MGOs-MSFCM/PF复合材料的冲击强度、弯曲强度、弯曲模量、松弛模量分别提高了13.2%,14.1%,27.8%,19.5%。     

碳纳米管对酚醛树脂/碳纤维复合材料力学性能的影响

利用碳纳米管(CNTs)对酚醛树脂(PF)进行改性,研究了CNTs含量对PF/碳纤维(CF)复合材料力学性能的影响。研究表明,CNTs能够明显提高PF/CF复合材料的力学性能,当CNTs的含量为0.5%时,复合材料的弯曲强度达到最大值(891.8MPa),与未加入CNTs时相比提高了168.4MPa,而弯曲弹性模量降低了9.5GPa;当CNTs的含量为1.5%时,复合材料的压缩强度、层间剪切强度、冲击强度均达到最大值,与未加入CNTs时相比,分别提高了10.4%、79.2%、71.9%。     

原位聚合法制备酚醛树脂/氧化石墨烯复合材料

以自制的氧化石墨烯(GO)为改性填料,采用原位聚合法制备了酚醛树脂(PF)/GO复合材料,通过X射线衍射仪、红外光谱、扫描电镜、热重分析及力学性能测试研究了产物结构,GO在PF中的分散以及GO含量对PF/GO复合材料性能的影响。结果表明,GO在PF基体中的分散度可达到微米级,且未与PF发生化学反应。适量引入GO,可有效提高PF的力学性能和热稳定性,当GO的质量分数为1.0%时,PF/GO的冲击强度和弯曲模量达到最大值7.15 kJ/m~2和19.57 GPa,分别比纯PF提高了14.04%和17.96%,当GO质量分数为1.5%时,PF/GO热稳定性最好,T_(5%)、T_(max)和800℃残炭率分别比纯PF提高58.3℃,8.2℃和2%。     

Sb_2O_3/石墨烯对水溶性酚醛树脂的增韧研究

以异丙醇水溶液为介质,采用光催化还原法制备了三氧化二锑(Sb_2O_3)/石墨烯复合材料;然后以Sb_2O_3/石墨烯作为增韧改性剂,制备出增韧改性水溶性PF(酚醛树脂)。研究结果表明:当w(Sb_2O_3/石墨烯)=1.5%时(相对水溶性PF质量而言)时,水溶性PF的冲击强度升至14.87 kJ/m~2、临界应变能释放率(GIC)达到412 J/m~2和临界应力强度因子(K_(IC))达到1.68 MPa·m~(0.5);改性水溶性PF的增韧效果良好,其断面呈韧性破坏特征,并且表现出良好的断裂韧性。     

形状记忆硼酸铝晶须/氰酸酯复合材料的制备与表征

氰酸酯(CE)树脂的刚性结构致使其本身不具备形状记忆行为,故采用含有柔性链段的端羧基液体丁腈橡胶(CTBN)改性CE,可制备具有形状记忆效应的共聚物;然后将不同质量分数的硼酸铝晶须(Al Bw)掺杂到上述共聚物中,可制成Al Bw/CE复合材料。研究结果表明:当w(Al Bw)=10%(相对于复合材料总质量而言)时,复合材料的弯曲强度和储能模量相对最大;当w(Al Bw)≤20%时,该复合材料具有良好的形状记忆性能,变形的试样几乎可完全回复,但其形变回复速率基本上随Al Bw含量增加而下降。