铝酸酯偶联剂表面改性微晶白云母/PVC复合材料的制备及力学性能

以中国川西地区发现的一种新型矿物资源微晶白云母为原料,以铝酸酯偶联剂F-1为改性剂,对微晶白云母进行改性研究,并将表面改性后的微晶白云母加入聚氯乙烯(PVC)中制得微晶白云母/PVC复合材料。测试了改性粉体与石蜡体系的黏度及复合材料的力学性能,并采用扫描电子显微镜表征了其微观结构。结果表明,铝酸酯偶联剂F-1能有效改善微晶白云母表面与有机物质的界面结合,并且将经铝酸酯偶联剂F-1改性的微晶白云母加入PVC基体中能提高微晶白云母/PVC复合材料的力学性能,当铝酸酯偶联剂的用量为1.0%(质量分数,下同)、微晶白云母用量为15%时,微晶白云母/PVC复合材料的力学性能最好。     

植物纤维增强聚丙烯复合材料力学性能的研究

以聚丙烯（PP）、废瓦楞纸板制取的植物纤维为原料,采用马来酸酐接枝聚丙烯（MAH-g-PP）、铝酸酯偶联剂、铝钛偶联剂为界面相容剂,研究了植物纤维增强PP复合材料的力学性能。结果表明：未添加界面相容剂时,随着植物纤维用量的增加,复合材料冲击强度急剧下降,弯曲强度和拉伸强度上升;添加界面相容剂MAH—g—PP后。当植物纤维的质量分数为30％时,复合材料的弯曲强度和拉伸强度均达到最大值;在MAH—g-PP、铝酸酯偶联剂、铝钛偶联剂三者中,MAH—g—PP改善植物纤维与PP之间的界面相容性效果最佳;当MAH-g-PP添加质量为植物纤维添加质量的10％时,复合材料的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度及综合性能最佳。     

原位聚合法制备连续玻璃纤维增强PCBT复合材料及其性能

采用环状对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)原位聚合制备了连续玻璃纤维(GF)增强聚环状对苯二甲酸丁二醇酯(PCBT)复合材料。考察了聚合反应中催化剂用量对PCBT结晶度以及GF/PCBT复合材料力学性能的影响。当催化剂用量为0.5%(质量分数)时, PCBT的结晶度为53%, GF/PCBT的力学性能达到最佳, 拉伸强度为522 MPa, 拉伸模量为27 GPa, 弯曲强度为481 MPa, 弯曲模量为24.8 GPa, 层间剪切强度(ILSS)为43 MPa。SEM观察表明, 发现催化剂用量为0.5%时, 树脂与纤维的结合性较好。进一步研究了淬火和退火后处理对复合材料力学性能的影响。发现复合材料退火处理后具有较好的力学性能, 其中拉伸强度为545 MPa, 弯曲强度为495 MPa。     

偶联改性对木粉/PLA复合材料性能的影响

采用高速粉碎机对木粉进行机械活化,在此同时加入铝酸酯偶联剂对木粉进行表面改性,通过熔融挤出法制备木粉/PLA复合材料。以材料的力学性能为评价指标,研究了不同处理方法和铝酸酯用量对复合材料的改性效果,并利用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)和扫描电镜(SEM)分别对改性木粉及复合材料进行了分析。结果表明:机械活化对复合材料的力学性能影响较小,但破坏了木纤维结晶结构,从而提高了偶联反应活性,强化了铝酸酯的偶联效果;且当铝酸酯用量为1.0%时,力学性能最好。TGA、SEM进一步分析表明,铝酸酯用量为0.5%时,材料相容性最好。     

木纤维增强不饱和聚酯复合材料的拉伸性能与界面特性

以不饱和聚酯和Kraft(牛皮纸)木纤维为原料,以乙烯基异氰酸酯为偶联剂,制得了拉伸强度高达167.6 MPa的热固性木塑复合材料,有望在工程结构领域中得到应用。湿热老化前后的拉伸性能测试、扫描电镜(SEM)和动态力学分析(DMA)表明,由于乙烯基异氰酸酯使复合材料界面形成牢固的化学键结合,使复合材料的力学性能和耐湿热性能显著提高;适当增加成型压力也能改善复合材料的界面结合效果而提高拉伸性能;湿热老化后,复合材料的拉伸性能都有所降低,但偶联剂改性复合材料的拉伸性能降幅明显减小。     

麦秸秆粉/PP木塑复合材料紫外线加速老化性能

以麦秸秆粉为填充材料(质量分数50%),以聚丙烯(PP)膜为基体材料,采用混炼模压成型制备麦秸秆/PP木塑复合材料,对其进行紫外线加速老化实验,对比研究不同填充材料的木塑复合材料老化前后的力学性能和颜色变化,用FTIR分析探讨了复合材料老化机制,用SEM观察其表面微观形貌。结果表明,紫外线加速老化会导致麦秸秆/PP复合材料力学性能降低,当老化时间小于960 h时,麦秸秆/PP木塑复合材料弯曲强度、拉伸强度下降幅度较小,老化时间大于960 h时,力学性能下降幅度较大,材料褪色明显; 老化1200 h其弯曲强度、拉伸强度、冲击强度分别下降67.2%、47.89%、32.41%; 麦秸秆纤维中羟基加速了PP的紫外光降解,最终材料表面出现明显裂纹,部分纤维剥落并伴随有PP粉化现象。     

CaCO3/PP复合材料的制备及力学性能研究

采用钛酸酯偶联剂对CaCO3粒子进行表面处理,通过双辊熔融共混和硫化压机压片技术制备了CaCO3/PP复合材料;测试了其拉伸强度、冲击强度和硬度,探讨了偶联剂用量和CaCO3添加量对复合材料力学性能的影响.研究表明,添加CaCO3粒子能有效提高PP材料的力学性能,且经偶联剂表面处理后的CaCO3粒子对改善PP的力学性能效果更佳,当采用2%钛酸酯偶联剂表面处理后的CaCO3粒子添加量为4%时,CaCO3/PP复合材料综合力学性能最好.     

碳酸钙高填充聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯可降解复合材料的制备及性能表征

以生物降解塑料聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)为基材,以50%表面改性的CaCO3为填充物制备出具有较好吹膜性能的可降解高填充复合材料。研究结果表明,随着CaCO3添加量的增加,CaCO3/PBAT复合材料的拉伸性能出现先提高后降低的趋势,而偶联剂KH560以及增溶剂ADR的使用则可以明显提高CaCO3/PBAT(50%)复合材料的拉伸性能,且在偶联剂使用量为2.0%,增容剂为1.0%时,复合材料的拉伸性能达到最佳,CaCO3/PBAT(50%)薄膜制品的横向拉伸强度可达20.10 MPa,纵向拉伸强度可达21.73 MPa,横向断裂伸长率为648%,纵向断裂伸长率为528%,熔融指数为1.58 g/10min。通过SEM对薄膜表面进行观察,发现CaCO3分布均匀,完全被PBAT浸润包覆。复合材料满足市场包装材料的力学性能要求,大幅度降低了PBAT的使用成本,具有良好的应用前景。     

增强竹塑复合材料力学性能的一种新方法

为了增强竹塑复合材料力学性能,在传统的偶联剂、温度、竹塑比等的影响因素下,再加入竹纤维来提高传统竹塑复合材料的力学性能。以聚丙烯(PP)为基体材料,运用热压工艺,研究了加入竹纤维对传统竹塑复合材料的力学性能的影响。以偶联剂用量、热压温度、竹粉比例、竹纤维用量为正交因素,用极差分析的方法确定影响材料力学性能的最优配方,结果表明,竹塑比为5:5,钛酸酯偶联剂用量1%,热压温度在190℃,竹纤维用量15g,复合材料冲击强度最大达25.26kJ·m-2,拉伸强度最大达27.81MPa,均优于传统复合材料。因此加入竹纤维能有效的提高复合材料的力学性能。     

表面改性对可膨胀石墨填充PP/TPU复合材料的结晶行为、燃烧与力学性能的影响

研究了钛酸酯偶联剂对可膨胀石墨(EG)填充聚丙烯(PP)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料性能的影响。通过差示扫描量热(DSC)、热重分析(DTA)、锥形量热仪(CONE)和扫描电镜(SEM)表征方法对PP/PUT/EG复合体系的结晶行为、燃烧与力学性能进行了研究。结果表明,EG是一种有效的阻燃剂,能显著提高材料的阻燃性能。未改性的EG对PP/TPU基体有促进成核结晶作用;而偶联剂的添加削弱EG粒子对基体的这种作用。偶联剂的加入可以改善PP/PUT/EG复合材料的力学性能,当加入20phr的EG时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别由改性前的5.3MPa和17.6%提高到经改性后的5.6MPa和18.3%。     

激光选区熔化成形原位自生TiB2/Al-Si复合材料的微观组织和力学性能

利用激光选区熔化（SLM）技术制备了原位自生TiB₂纳米陶瓷颗粒增强Al-Si基复合材料,并对成形后的TiB₂/Al-Si复合材料进行不同的热处理。通过XRD物相分析、SEM微观组织观察、电子背散射衍射（EBSD）、EDS元素扫描分析和力学拉伸试验等对TiB₂/Al-Si复合材料的微观组织进行观察和力学性能测试。研究表明,在原位自生TiB₂纳米陶瓷颗粒和SLM快速凝固特性的共同作用下,SLM成形的原位自生TiB₂/Al-Si复合材料具有超细晶结构,平均晶粒尺寸为1.1 μm;TiB₂/Al-Si复合材料的力学性能优异,屈服强度为262 MPa,抗拉强度为435 MPa,延伸率为11.88%。对比经不同热处理的TiB₂/Al-Si复合材料,直接时效处理（150℃/12 h）的TiB₂/Al-Si复合材料性能最优,抗拉强度达到488 MPa,提高了53 MPa,延伸率降低至7.2%。     

活性炭/高密度聚乙烯复合材料的力学性能

以稻壳为原料,以H₃PO₄、KOH、ZnCl₂为活化剂在600℃条件下制备三种活性炭,以生物炭、三种活性炭为填料填充高密度聚乙烯(HDPE)制备生物炭/HDPE复合材料和活性炭/HDPE复合材料,并对其力学性能进行测试和分析。结果表明,活性炭比生物炭具有更高的比表面积和发达的孔隙结构,其中经H₃PO₄活化制备的活性炭比表面积最高,为714.27 m2/g;活性炭/HDPE复合材料比生物炭/HDPE复合材料具有更佳的力学性能,相对于其他材料而言,经H₃PO₄活化制备的活性炭/HDPE复合材料具有较佳的弯曲性能、拉伸性能、刚性、弹性、抗蠕变性能及抗应力松弛能力,其弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量分别为38.66 MPa、2.46 GPa、32.17 MPa、1.95 GPa。本研究可为活性炭的材料化利用提供有益的借鉴经验。      

几种不同改性剂对稻草/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯复合材料性能的影响

以稻草纤维及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）为原料,分别以活性炭、Al₂O₃、SiO₂和硅烷偶联剂为增强改性剂,通过混炼-模压工艺制备了改性剂-稻草/ABS复合材料,对比研究了几种不同增强改性剂的增强效果及其增强机制。结果表明：硅烷偶联剂对稻草/ABS复合材料的增强效果较差,活性炭、Al₂O₃和SiO₂对稻草/ABS复合材料的增强均优于硅烷偶联剂,其中Al₂O₃的增强效果最佳。当Al₂O₃的添加量（Al₂O₃∶ABS质量比）为5%时,Al₂O₃-稻草/ABS复合材料的拉伸、弯曲及冲击强度分别达到最大值27.719 MPa、61.05 MPa和26.53 kJ/m²;当无机物添加量（无机物∶ABS质量比）为5%时,复合材料的耐水性能表现为：5% Al₂O₃ > 5%活性炭 > 5% SiO₂ > 未添加,与复合材料的力学性能梯度相符;改性剂-稻草/ABS复合材料的流变性能则表现为：5%活性炭 > 5% Al₂O₃ > 5% SiO₂ > 未添加。     

纳米SiO2改性竹纤维/乙烯基树脂复合材料界面相容性

以乙烯基树脂(VE)为基体,竹纤维(BF)为增强材料,通过偶联剂KH602对纳米SiO₂进行改性处理,并利用改性后纳米SiO₂分别对竹纤维和树脂进行改性处理,采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)制备了BF/VE复合材料。采用FTIR、SEM对改性后纤维和树脂的表面物理化学状态进行表征,结果表明:改性纳米SiO₂成功化学接枝到竹纤维表面且分散到树脂基体中,改性纳米SiO₂在BF1/VE0.5 (用1.0wt%改性纳米SiO₂改性纤维和0.5wt%改性纳米SiO₂改性树脂)复合材料中分散更为均匀;采用力学试验机和SEM对复合材料力学、断口和表面形貌进行分析,考察改性纳米SiO₂的添加量对BF/VE复合材料力学性能、界面性能的影响。结果表明:BF1/VE0.5复合材料的拉伸、弯曲及冲击强度分别达到最大值49.0 MPa、70.6 MPa和150.4 J/m,与未处理的复合材料相比分别提高了18.9%、26.1%、70.7%。此外,还初步探讨了改性纳米SiO₂的界面增强机制。      

CaCl_2/E51/尼龙6复合材料的制备与性能

通过熔融共混法制备了不同CaCl2质量分数的CaCl2/环氧树脂(E51)/尼龙6(PA6)复合材料,利用DSC、流变仪、FTIR和电子拉伸机等研究了不同CaCl2质量分数下CaCl2/E51/PA6复合材料结晶行为及其力学性能,并研究了其受限机制。力学性能结果表明,随着CaCl2质量分数的增加,CaCl2/E51/PA6复合材料拉伸强度呈现出先增大后减小的趋势,当CaCl2质量分数为3%时,复合材料拉伸强度达到最大值82.67 MPa,是纯PA6的拉伸强度(60.5 MPa)的1.366倍,而结晶行为结果表明,增加CaCl2的质量分数,CaCl2/E51/PA6复合材料的成核温度、晶体生长温度、熔融温度及玻璃化转变温度均向低温方向移动,成核密度和成核速率也逐渐减小,结晶能力下降,结晶度由原来25.22%变为9.90%。     

添加La_2O_3对搅拌摩擦加工制备Ni/Al复合材料组织和性能的影响

采用搅拌摩擦加工(FSP)方法在Al基体中添加微米级Ni粉及(Ni+La_2O_3)混合粉末,制备Ni/Al及(Ni+La_2O_3)/Al复合材料。采用SEM、EDS及XRD对复合区微观结构及相组成进行分析,采用室温拉伸试验对Ni/Al、(Ni+La_2O_3)/Al复合材料力学性能进行了测试。结果表明:Ni/Al复合材料中主要成分为Al、Al3Ni和Ni粉团聚物,Ni粉团聚物尺寸粗大,形貌呈壳-核结构,核为团聚的Ni,壳为Al3Ni增强相层;La_2O_3对Al-Ni原位反应有较大影响,能够强化Al-Ni原位反应,生成更多增强相;La_2O_3阻碍了Ni粉的相互吸附和聚拢行为,从而减少了团聚现象;(Ni+La_2O_3)/Al复合材料的抗拉强度可以达到186 MPa,与Al基体(抗拉强度72 MPa)、纯Al FSP(抗拉强度90 MPa)、Ni/Al复合材料(抗拉强度144 MPa)相比,其抗拉强度分别提高了158%、107%、29%。     

Al3Ti/A356铝基复合材料的显微组织及拉伸力学性能

在A356铝合金熔体中加入K₂TiF₆盐,通过熔体搅拌原位反应法制备了Al₃Ti/A356铝基复合材料,研究了Al₃Ti含量对铝基复合材料显微组织及室温和高温拉伸力学性能的影响。结果表明,Al₃Ti/A356复合材料的铸态组织由α-Al、共晶Si和(Al, Si)₃Ti相组成。随着K₂TiF₆盐添加量的增加,(Al, Si)₃Ti相也逐渐增多,其形状由大块状和棒状转变为小块状,同时,基体中的共晶Si细化效果也越显著。在生成不同Al₃Ti含量的复合材料中,2wt%Al₃Ti/A356复合材料的常温拉伸抗拉强度和屈服强度均为最高,分别为179.7 MPa和74.1 MPa。350℃高温拉伸时,6wt%Al₃Ti/A356复合材料的抗拉强度和屈服强度分别比基体提高22.1%和12.6%,分别达到66.3 MPa和57.9 MPa,最高抗拉强度达到或超过了一些现役汽车活塞用的铝硅合金,表明Al₃Ti/A356复合材料具有作为新型耐热铝合金应用于汽车发动机耐热部件的潜力。      

纳米TiO2对木纤维/聚丙烯复合材料抗紫外老化性能的影响

木塑复合材料作为室外建筑装饰材料时,暴露在紫外光的照射下,易老化导致其力学性能降低、使用寿命减少。将具有高效紫外线屏蔽能力的金红石型纳米TiO₂经硅烷偶联剂KH-570表面改性后,与木纤维(WF)、聚丙烯(PP)等制备了TiO₂-WF/PP复合材料。对TiO₂-WF/PP复合材料进行了人工加速紫外老化,并利用FTIR、TG、SEM、力学性能分析、颜色变化分析等手段,探究了纳米TiO₂对WF/PP复合材料抗紫外老化的影响。结果表明:改性纳米TiO₂粒子在WF/PP复合材料中均匀分散,无明显团聚,且其加入显著提高了复合材料的热稳定性;TiO₂-WF/PP复合材料随着老化时间的延长,力学性能下降相对较小且颜色变化较小。当纳米TiO₂的质量分数为2 wt%~3 wt%,老化2 000 h时后,TiO₂-WF/PP复合材料的拉伸强度、冲击强度仅分别下降10.0%和12.6%;未加入纳米TiO₂颗粒的WF/PP复合材料,则分别下降20.2%和22.6%。      

大分子偶联剂的合成及其对SiO_2/三元乙丙橡胶复合材料性能的影响

为改善SiO2在三元乙丙橡胶(EPDM)复合材料中的分散性并获得良好界面性能,通过传统自由基聚合法合成了一系列不同接枝率的大分子偶联剂,即EPDM、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)的三元共聚物。采用不同接枝率的大分子偶联剂对SiO2/EPDM复合材料进行改性。通过FTIR、1 H-NMR、TGA、DMA和SEM对三元共聚物的结构和SiO2/EPDM复合材料的性能进行研究。结果表明:添加了大分子偶联剂的SiO2/EPDM复合材料的相容性得到了显著改善,拉伸强度和撕裂强度比未经偶联剂处理的SiO2/EPDM复合材料分别提高了109.4%和44.0%;SiO2表面改性后的SiO2/EPDM复合材料的储能模量和玻璃化转变温度有所升高。     

热轧高含量B4C颗粒增强Al基复合材料的成形性能

高含量B₄C (B₄C≥30wt%)颗粒增强Al基(B₄C_P/Al)复合材料具有优异的结构和功能特性,尤其是具有优异的中子吸收性能,在核防护领域被用做屏蔽材料使用。但由于高含量B₄C颗粒的加入,使B₄C_P/Al复合材料变形困难。采用ABAQUS数值模拟方法对不同变形量下B₄C_P/Al复合材料的热轧过程进行数值模拟分析,在480℃温度下对热压烧结的B₄C_P/Al复合材料坯料进行轧制,并对其微观组织和力学性能进行分析。数值模拟结果表明,热轧变形量达到60%以上时,B₄C_P/Al复合材料板材表面中间区域应力较小,侧面应力较大,在板材边缘容易产生残余应力。研究结果表明,随轧制下压量的增加,B₄C_P/Al复合材料中B₄C颗粒分布明显均匀,位错密度增加。当轧制变形量达到70%时,B₄C_P/Al复合材料的屈服强度提高至249.46 MPa,极限抗拉强度提高至299.56 MPa。在拉伸过程中,B₄C颗粒优先断裂,但并未与基体界面脱黏,B₄C颗粒承受了主要载荷,Al基体发生塑性流动,从而提高了B₄C_P/Al复合材料的强度。