PBS/SiO2纳米复合材料的制备及其结构与性能分析

以聚丁二醇丁二酸酯（PBS）为基材,经-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂（KH570）改性过的纳米SiO2和未改性的SiO2为填料,采用熔融共混法制备了PBS/SiO2纳米复合材料。研究了所得纳米复合材料的热稳定性能、力学性能和降解性能等。结果表明：当经KH570表面改性的纳米SiO2（KH570与纳米SiO2的质量之比为1：5）的添加质量分数为4%时,复合材料的维卡软化点约提高了10℃,拉伸强度约提高30%,同时复合材料的降解性能比PBS纯料的降解性能有一定的提高。     

植物纤维增强LDPE复合材料的性能研究

以纸纤维和低密度聚乙烯（LDPE）为原料,经配方改性后,利用双螺杆挤出机共混挤出造粒,最后注塑成型复合材料试样。研究了纸纤维的用量、相容剂LDPE-g-MAH的用量及发泡剂AC的用量对该复合材料力学性能的影响。结果表明：纸纤维添加质量分数为40%～50%时,复合材料的拉伸性能最佳,弯曲强度较好;LDPE-g-MAH的加入提高了复合材料的力学性能,且当LDPE-g-MAH添加质量分数为5%时,复合材料的综合性能较好;发泡后复合材料的密度下降,但冲击强度、拉伸强度、弯曲强度都有不同程度的提高,当AC添加质量分数为3%时,复合材料的综合性能较佳。     

聚丁二酸丁二醇酯滑石粉填充改性研究

目的研究滑石粉填充改性对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)力学性能、热稳定性与结晶性能等的影响。方法将滑石粉经过钛酸酯偶联剂表面改性后,通过双螺杆挤出机将不同份数的改性滑石粉填充到PBS基体中挤出改性。结果当滑石粉质量分数分别小于15%时,其对复合材料的拉伸强度与断裂伸长率的影响并不显著。热失重分析表明,滑石粉质量分数为5%~10%时,PBS复合材料的热稳定性得到显著提高,热分解温度由纯料的357℃增加至372℃。X射线衍射图谱表明滑石粉的加入并没有改变PBS的晶型,仅给晶胞参数带来一些微小的改变。电镜结果表明,在质量分数15%以下时,滑石粉在PBS基体中具有较为均一的分布,但是这种均一的分布会随着滑石粉质量分数的增加而逐渐变差。结论随着滑石粉质量分数的增加,复合材料的硬度逐渐增强,结晶度逐渐下降。钛酸酯偶联剂的加入能够提升复合材料的界面粘合力并给材料带来了良好的力学性能。此外,PBS/滑石粉复合材料的热稳定性与滑石粉在PBS基体中的分布状态有着密切联系。     

原位聚合法制备石墨烯/聚酰亚胺复合材料及其性能

以石墨烯(GNS)为改性填料,采用原位聚合法制备了GNS/聚酰亚胺(GNS/PI)复合材料,对有关产物的形貌和结构进行了表征。研究了GNS添加量对复合材料力学、电学和热学性能的影响。结果表明:GNS为较薄的片层状,表面较光滑,褶皱较少,有含氧基团残留;当GNS质量分数为1.5%时,复合材料力学性能达到最佳,其拉伸强度达126.7MPa,断裂伸长率达3.4%,邵氏硬度达89.7,摩擦系数和磨损率分别比纯PI降低了50.0%和70.6%;当GNS质量分数为1.0%时,复合材料电导率比纯PI提高了6个数量级;当GNS质量分数为2.0%时,复合材料热起始分解温度达559.2℃,比纯PI提高11.4℃。     

改性纳米TiO_2/WPU复合材料在超细纤维合成革上的应用

将改性纳米TiO2添加到聚氨酯预聚体中,制备出具有良好稳定性的改性纳米TiO2/水性聚氨酯(WPU)复合材料;以其作为成膜剂,采用干法移膜法制备超细纤维合成革。通过对超细纤维合成革卫生性能、耐用性能等指标的测定,考察了复合材料的应用性能。结果表明:加入改性纳米TiO2可提高WPU的抗静电性且对涂层表面平整度无影响,当添加量为3%(质量分数)时,超细纤维合成革的透气性提高了40%,透水汽性提高了64%,其耐磨、耐折性也得到明显改善。     

PLA/PBAT/纳米SiO2复合材料的力学性能、热性能和流变性能研究

以聚乳酸(PLA)为基材,己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯共聚物(PBAT)为增韧剂,纳米SiO_2为增强剂,采用熔融共混法制备了PLA/PBAT/纳米SiO_2复合材料;研究了纳米SiO_2不同含量对复合材料力学性能、热性能和流变性能的影响。研究结果表明:随纳米SiO_2含量的增加,复合材料弯曲强度和拉伸强度均先增大后减小,其中,当纳米SiO_2质量为2份时,其力学性能最优,弯曲强度和拉伸强度分别提高了17.17%和14.67%;随纳米SiO_2含量的增加,复合材料初始分解温度和半寿温度分别升高5~8℃和8~10℃,玻璃化转变温度Tg和熔融温度Tm分别升高1~3℃和3~6℃,复合材料热稳定性提高;在3种不同温度(155,160,165℃)下,添加纳米SiO_2的复合材料剪切黏度比未添加纳米SiO_2的大,且二者剪切黏度之差随温度升高而减小,说明其分子间作用力随温度升高而减弱,复合材料可以在155~165℃下进行加工;复合材料为假塑性流体,且随温度升高流动指数n逐渐增大、稠度系数K逐渐减小,复合材料假塑性减弱,流动性改善。     

纳米纤维素/聚丁二酸丁二醇酯母粒改性聚乳酸的结晶与力学性能研究

以聚乳酸(PLA)为基体,聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为增韧相,纳米纤维素(CNF)为增强相,采用不同的挤出温度,利用双螺杆挤出机熔融共混制备出一系列CNF/PBS母粒改性PLA复合材料。采用扫描电子显微镜、广角X射线衍射仪、差示扫描量热仪、偏光显微镜和万能试验机以及悬臂梁冲击试验机对复合材料的结晶和力学性能进行测试。结果表明:CNF可以起到异相成核的作用,但含量过多易引起团聚;与纯PLA相比,当CNF/PBS复合母粒的添加量为20%时,低温挤出的复合材料的结晶度、冲击强度分别提高了10.66%和141.51%,拉伸强度仅下降14.86%;当CNF/PBS母粒的添加为20%时,低温挤出的PLA基复合材料的结晶度、拉伸强度和冲击强度分别较高温下挤出的复合材料提高了11.61%、3.82%和16.37%。     

改性纳米SiO_2/尼龙复合塑料性能的研究

采用熔融共混法制备改性纳米SiO2/PA6复合塑料,研究了纳米SiO2用量及其粒径对SiO2/PA6复合PA6力学性能、耐热性能和阻隔性能的影响。结果表明:纳米SiO2粒子在纳米SiO2/PA6复合材料中的分散增强了树脂之间的作用力;在一定范围内,随着纳米SiO2用量的增加,改性纳米SiO2/PA6的耐冲击性能、弯曲强度、拉伸强度和耐热性均有一定提高,而纳米SiO2粒径越小,力学性能提高就越显著;当纳米SiO2质量分数为2%~3%时,改性纳米SiO2/PA6透氧性最小,当纳米SiO2质量分数为3%~4%时,改性纳米SiO2/PA6透湿性最小。     

偶联改性纳米HAP/HDPE挤出复合生物材料的力学性能和微观结构

通过化学共沉淀-水热合成法制备纳米级羟基磷灰石(HAP),再用自制模具制备出偶联剂改性纳米HAP/高密度聚乙烯(HDPE)挤出复合材料.通过SEM观察以及力学性能测试,研究了偶联剂改性纳米HAP/HDPE复合材料的微观结构和力学性能.结果表明: 添加硅烷偶联剂后,HAP/HDPE复合材料的力学性能获得提高,偶联剂含量为2%(质量分数)时拉伸强度最高.而当HAP含量为20%(质量分数)时,复合材料的拉伸强度和抗弯强度最高.添加了偶联剂,HAP微粒表面与HDPE有较好的亲和性,断裂过程中应力诱发的塑性变形增加,裸露的HAP颗粒明显减少.通过口模挤出可以使得聚乙烯分子链在应力作用下伸直取向,大量平行于长轴且紧密排列的微纤维形成.     

纳米氧化锑锡增强聚碳酸酯的阻红外隔热性能

为在提高聚碳酸酯(PC)隔热性能的同时保持较高的透明度,以纳米氧化锑锡(ATO)为红外阻隔剂,采用溶胶-凝胶法制备了一系列硅烷偶联剂KH-570改性纳米ATO/PC复合材料。通过激光粒度分布仪和SEM研究了纳米ATO的粒径分布及其在PC基体中的分散情况,采用拉力试验机、分光光度计以及隔热效果模拟装置测定了复合材料的力学性能、透射性能和隔热效果。结果表明:硅烷改性纳米ATO在PC基体中分散均匀;复合材料的拉伸强度和冲击强度分别保持在60.0 MPa和16.0kJ·m-2以上;随着纳米ATO质量分数的增加,纳米ATO/PC复合材料的阻红外隔热性能改善;当纳米ATO含量为0.5wt%时,纳米ATO/PC复合材料的可见光透过率高于80%,隔热效果模拟装置内外温差达3.9℃。     

有机磷氮系蒙脱土/LDPE纳米复合材料的制备及阻燃性能

以三氯氧磷和新戊二醇等为原料, 合成了一种新型磷氮型季铵盐(PAHAC), 通过红外光谱(FTIR)、 核磁共振氢谱(1H-NMR)和高分辨质谱(HRMS)表征化合物结构。利用PAHAC与钠基蒙脱土(Na-MMT)离子交换反应制备有机磷氮系蒙脱土阻燃剂(PAHACMMT)。FTIR和X射线衍射(XRD)研究表明: PAHAC通过离子交换对蒙脱土进行了有机化改性, 经20%质量分数的PAHAC改性后的MMT(20%PAHAC-MMT)层间距增至1.87nm, 20%PAHACMMT的热分解温度在310℃以上。透射电镜(TEM)分析结果表明, 20%PAHACMMT经LDPE熔融插层, 形成了插层剥离型纳米复合材料。锥形量热测试结果表明有机磷氮系蒙脱土/LDPE纳米复合材料具有良好的阻燃性能, 其中20%PAHACMMT(7%)/LDPE的热释放速率峰值(PHRR)比LDPE降低了21%, 热释放总量(THR)下降了9.5%。炭层的扫描电镜(SEM)分析结果表明, 20%PAHACMMT/LDPE燃烧后能形成致密的炭层, 起到良好的阻燃作用。      

Dispersion of multi-walled carbon nanotubes in biodegradable poly(butylene succinate) matrix

This communication describes the preparation, characterization and properties of biodegradable poly(butylene succinate) (PBS)/multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) nanocomposite. Nanocomposite was prepared by melt-blending in a batch mixer and the amount of MWCNTs loading was 3 wt%. State of dispersion-distribution of the MWCNTs in the PBS matrix was examined by scanning and transmission electron microscopic observations that revealed homogeneous distribution of stacked MWCNTs in PBS matrix. The investigation of the thermomechanical behavior was performed by dynamic mechanical thermal analysis. Results demonstrated substantial enhancement in the mechanical properties of PBS, for example, at room temperature, storage flexural modulus increased from 0.64 GPa for pure PBS to 1.2 GPa for the nanocomposite, an increase of about 88% in the value of the elastic modulus. The tensile modulus and thermal stability of PBS were moderately improved after nanocomposite preparation with 3 wt% of MWCNTs, while electrical conductivity of neat PBS dramatically increased after nanocomposite formation. For example, the in plane conductivity increased from 5.8 x 10(-9) S/cm for neat PBS to 4.4 x 10(-3) for nanocomposite, an increase of 10(6) fold in value of the electrical conductivity.     

Chlorinated polyethylene nanocomposites: thermal and mechanical behavior

Chlorinated polyethylene (CPE) nanocomposites prepared with natural and organically treated montmorillonite (MMT) clays by solution intercalation method were investigated. X-ray diffraction and transmission electron microscopy techniques showed separation of organically modified clay MMT layers and indicated formation of exfoliated nanocomposites. Fourier transform infrared spectroscopy results showed interaction between the CPE matrix and the clay intercalants of Cloisite^® 30B and Cloisite^® 15A (natural MMT modified with quaternary ammonium salts). Organically treated MMT clays were found to be better dispersed in CPE in comparison to natural MMT clay. Mechanical testing showed enhanced tensile strength, Young’s modulus, and storage modulus of chlorinated-polymers/organically treated MMT clay nanocomposites. Significant improvements in the above properties were obtained with Cloisite^® 15A nanoclay. The temperature, at which maximum degradation occurred, was higher for the nanocomposite having 5 wt% Cloisite 15A than that of neat CPE. Differential scanning calorimetric results revealed that the same composition also absorbed more heat during the heating, indicating better thermal stability. CPE rubber nanocomposite could be a promising heat resistant polymeric material.     

酸酐固化环氧树脂-有机蒙脱土纳米复合材料的制备及性能研究

以甲基四氢酸酐为固化剂,对含羟基长链烷基季铵盐改性蒙脱土-环氧树脂纳米复合材料的制备进行了研究。通过TEM、SEM、TGA和DMA等对其微观结构、热性能和动态力学性能等进行表征和分析。TEM结果表明:有机蒙脱土以纳米片层分散在环氧树脂基体中,形成了纳米复合材料;有机蒙脱土含量3wt％时,环氧树脂被同时增韧增强:冲击强度提高87.8%,拉伸强度提高20.9%。纳米片层蒙脱土的加入同时也改善了环氧树脂的热稳定性和动态力学性能;有机蒙脱土含量5wt%时,热分解温度提高24.7℃,热变形温度提高了8.7℃;在T<T_g时,环氧树脂的储能模量提高42.86%,在T>T_g时,提高229.8%;相应玻璃化转变温度T_g提高14.7℃。      

聚甲基丙烯酸甲酯@聚丁二烯核壳结构纳米粒子增韧双酚A型氰酸酯树脂性能

采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）@聚丁二烯（PB）核壳结构粒子增韧双酚A型氰酸酯（BADCy）树脂,制备了PMMA@PB/BADCy树脂。研究结果表明,当PMMA@PB质量分数为6wt%时,可以取得较好的增韧效果,PMMA@PB/BADCy树脂冲击强度达到了14.32 kJ · m^-2,提高了83.6%;DMA和TG-DTA耐热性测试结果表明,PMMA@PB的加入未降低树脂耐热性,固化后PMMA@PB/BADCy树脂的玻璃化转变温度为236.8℃,最大热分解温度为410.0℃。SEM和TEM结果表明,PMMA@PB核壳橡胶在BADCy树脂基体中分散性好,PMMA@PB/BADCy树脂破坏断面呈现典型的韧性破坏。PMMA@PB/BADCy树脂流变特性的测试表明,PMMA@PB核壳橡胶加入后基本没有影响到BADCy树脂的流变特性,PMMA@PB/BADCy树脂的最低点黏度为0.79 Pa · s左右,是树脂浸渍纤维的理想黏度。介电性能测试表明,PMMA@PB核壳橡胶增韧BADCy树脂后介电性能影响不大,当PMMA@PB质量分数为6wt%时介电常数为3.0,介电损耗为0.010。该PMMA@PB/BADCy树脂性能优异,可作为预浸料基体树脂,适用于航空航天低介电复合材料的制造。     

Nanocomposites of rice and banana flours blend with montmorillonite: Partial characterization

Rice and banana flours are inexpensive starchy materials that can form films with more improved properties than those made with their starch because flour and starch present different hydrophobicity. Montmorillonite (MMT) can be used to further improve the properties of starch-based films, which has not received much research attention for starchy flours. The aim of this work was to evaluate the mechanical and barrier properties of nanocomposite films of banana and rice flours as matrix material with addition of MMT as a nanofiller. MMT was modified using citric acid to produce intercalated structures, as verified by the X-ray diffraction pattern. The intercalated MMT was blended with flour slurries, and films were prepared by casting. Nanocomposite films of banana and rice flours presented an increase in the tensile at break and elongation percentage, respectively, more than their respective control films without MMT. This study showed that banana and rice flours could be alternative raw materials to use in making nanocomposite films.     

Preparation of the acidic PVA/MMT nanocomposite polymer membrane for the direct methanol fuel cell (DMFC)

A novel nanocomposite polymer electrolyte membrane composed of PVA polymer matrix and nanosized Montmorillonite (MMT) filler, was prepared by a solution casting method. The characteristic properties of the PVA/MMT nanocomposite polymer membrane were investigated using thermal gravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical analysis (DMA), atomic force microscopy (AFM), micro-Raman spectroscopy, and the AC impedance method. The PVA polymer directly blended with nanosized MMT filler (2-20 wt.%) showed good ionic conductivity, thermal, and mechanical properties. The highest ionic conductivity value for the acidic PVA/10 wt.%MMT nanocomposite polymer membrane was around 0.0368 S cm^− 1 at 30 °C. The methanol permeability (P) value was 3-4 × 10^− 6 cm² s^− 1. It was revealed that the addition of nanosized MMT fillers into the PVA matrix could markedly improve the electrochemical properties of the PVA/MMT nanocomposite membrane. In fact, the PVA/MMT nanocomposite polymer membrane appears to be a good candidate for the DMFC applications.     

蒙脱土/碳纳米管组成对聚乙烯复合材料性能的影响

将改性的纳米蒙脱土(MMT)和官能化的多壁碳纳米管(MWCNTs)进行复合,然后负载TiCl4催化组分,制备出纳米载体Ziegler-Natta催化剂,最后进行乙烯原位聚合得到含有多维纳米材料的聚乙烯基复合材料。通过调控纳米载体中两种材料的组成,研究蒙脱土/碳纳米管组成对纳米复合材料性能的影响。结果表明:纳米蒙脱土、改性碳纳米管复合作为催化剂的载体,能够得到高活性的乙烯聚合催化剂。两种纳米材料组成的改变,会影响聚乙烯复合材料的力学性能。当多壁碳纳米管与蒙脱土比例为1∶1时,所得到的复合材料的拉伸强度为38.7MPa。     

硅藻土与蒙脱土协同改善SBS改性沥青性能的研究

为探明硅藻土与蒙脱土协同使用对SBS改性沥青性能的影响,本文通过熔融共混法制备了不同配比的硅藻土/蒙脱土/SBS改性沥青。采用常规物理性能测试、动态剪切流变实验、压力老化和紫外老化实验对硅藻土/蒙脱土/SBS改性沥青的物理、流变和老化性能进行了评价,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了老化过程中改性沥青化学结构的变化。研究表明,硅藻土与蒙脱土协同使用,不仅提高了SBS改性沥青的软化点与黏度,改善了SBS改性沥青的高温抗变形能力,而且有效降低了蒙脱土对SBS改性沥青低温抗裂性能的不利影响,并能够明显减小压力老化和紫外老化对SBS改性沥青软化点和黏度的负面影响,大幅度提高其延度保留率。蒙脱土掺量为1.5%时,硅藻土的适宜掺量为6%。FTIR分析表明,硅藻土与蒙脱土协同使用抑制了SBS改性沥青压力老化和紫外老化后羰基指数的增加与丁二烯指数的降低,增强了SBS改性沥青的抗老化能力。