Kevlar纤维增强尼龙6复合材料的界面结晶效应

采用阴离子接枝法对Kevlar纤维（KF）进行改性.利用偏光显微镜研究了未改性Kevlar纤维（KF0）和改性Kevlar纤维（KF1）增强尼龙6复合材料的结晶情况,界面横晶的形成机理及影响因素.结果表明,在尼龙6/ KF复合体系中,KF0和KF1的加入都能诱发其表面的基体PA6形成横晶,在低温下纤维的诱发横晶能力小,形成的横晶不致密、不完整;在高结晶温度Tc下形成的横晶完整而致密,纤维的诱发横晶能力大;KF1与基体有较强的结合力,故其诱发横晶能力较KF0强。     

炭纤维表面官能团异氰酸酯化及阴离子接枝尼龙6研究--(Ⅲ)接枝对CF/PA6复合材料中PA6多重熔融行为的影响

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了炭纤维(CF)表面异氰酸酯化改性后阴离子接枝尼龙6(PA6)对CF／PA6复合材料中PA6的多重熔融行为的影响。结果表明：CF的加入和其表面的接枝改性都会改变PA6等温结晶所得晶体的晶型和结晶度，且此作用与等温结晶的温度有关。较低的结晶温度下，未接枝CF表面的诱导作用有利于基体PA6形成稳定的α晶型；而表面接枝改性CF与PA6界面相互作用的提高会阻碍基体形成稳定的α晶型，主要形成γ和γ^o晶型。较高温度下，未改性CF表面的诱导作用减弱，基体与纯PA6一样主要形成γ晶型；而接枝改性CF则使得基体倾向形成亚稳定的γ^o型结晶。且未接枝CF的加入使得PA6的表观相对结晶度增大。而CF接枝改性后复合材料的表观相对结晶度减小。     

炭纤维表面官能团异氰酸酯化及阴离子接枝尼龙6研究--(Ⅱ)接枝对CF/PA6复合材料中尼龙6等温结晶动力学的影响

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了炭纤维(CF)表面官能团异氰酸酯化及其阴离子接枝尼龙6(PA6)对CF／PA6复合材料中PA6的等温结晶动力学的影响。结果表明,PA6的等温结晶过程主要为成核作用控制;未接枝的CF对PA6结晶起异相成核作用,提高了PA6的结晶速率;表面阴离子接枝PA6的CF对PA6结晶仍起异相成核作用。但由于增加了复合材料的界面粘结作用,同时又会阻碍PA6分子链的迁移运动,导致表面阴离子接枝PA6的CF／PA6复合材料中PA6组分的结晶速率虽比纯PA6大,但比未接枝PA6的CF／PA6复合材料小,且结晶度也有所下降。     

热处理对碳纤维/聚酰胺6复合材料界面结晶及力学性能的影响

探究了热处理对聚酰胺6（PA6）在碳纤维（CF）表面的结晶行为及其界面力学性能的影响。利用差示扫描量热法（DSC）、偏光显微镜（POM）观察法等分析手段考察了热处理对PA6在CF表面结晶行为的影响,揭示了在热处理过程中,PA6进行链段重排,形成小且不完善的新结晶,导致结晶度的上升以及界面横晶形貌的完善;进一步通过单丝微球脱粘实验和单向CF/PA6复合材料横向拉伸实验考察了热处理对PA6与CF的界面结合性能的影响,揭示了经退火热处理的试样由于弱界面和应力集中的减少使界面剪切强度增加且单位体积断裂能下降。     

高含量炭纤维对尼龙6多重熔融行为的影响

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了高含量炭纤维(CF)对尼龙6(PA6)多重熔融行为的影响．在较低温度等温结晶时，纯PA6呈现四重熔融峰，而CF／PA6(CFO)复合材料则呈现三重熔融峰，高含量炭纤雏的引入有利于PA6等温结晶形成稳定的α晶型，而不形成不稳定的r^*晶型。在较高温度等温结晶时，尼龙晶体生长主要由自身决定，以r晶型为主，CF表面诱导作用的影响减弱；两样品都呈现近似相同的熔融双峰。高含量CF加入使得尼龙的相对结晶度略有增大。     

炭纤维表面官能团异氰酸酯化及阴离子接枝尼龙6研究--(Ⅰ)接枝方法与表征

提出了炭纤维(CF)表面接枝的一种新方法。通过CF表面官能团的异氰酸酯化,利用异氰酸酯作为MC尼龙6聚合的活化剂,成功地通过阴离子接枝聚合方法制备了表面接枝尼龙6(PA6)的CF。扫描电子显微镜(SEM)结果表明．接枝了PA6的CF表面呈粗颗粒状形态与织构。X光光电子能谱(XPS)结果表明阴离子接枝PA6的CF表面N／C比例由0．0295提高到0．0573。称量法表明接枝率可达1．8％以上。     

Kevlar纤维表面改性对PA6/Kevlar纤维复合材料等温结晶行为的影响

用差示扫描量热仪(DSC)研究了KF表面阴离子接枝尼龙6对PA 6/KF复合材料等温结晶行为的影响。结果表明,PA 6的等温结晶过程主要为成核作用控制;未接枝的KF对PA 6结晶起异相成核作用,提高了PA 6的结晶速率;表面阴离子接枝尼龙6的KF对PA 6结晶仍起异相成核作用,但由于复合材料的界面相互作用提高,同时又会阻碍PA 6分子链的迁移运动,导致表面阴离子接枝PA 6的PA 6/KF复合材料中PA 6组分的结晶速率虽比纯PA 6大,但比未接枝PA 6的PA 6/KF复合材料小,且结晶度也有所下降。     

阴离子原位聚合碳纤维增强尼龙6界面的研究

碳纤维表面可接枝上高聚物活性官能团,以调节复合材料中纤维与树脂之间的界面效应,从而改善复合材料的性能,通过控制接枝高聚物的结构可以很好的设计具有预定性能的界面层。热处理对纤维的强度不会造成影响,其表面官能团含量在1h附近达到最大值。未经异氰酸酯接枝处理的碳纤维表面没有聚合接枝尼龙大分子,热处理后再经过异氰酸酯处理,能明显看到尼龙分子接枝到纤维表面。当聚合单体中不添加活化剂,纤维表面的树脂接枝率可达到18.8%;单体中添加0.003的活化剂(占单体摩尔比),碳纤维表面的尼龙6接枝率只有7.65%,这是单体基体与纤维界面反应竞争的结果。碳纤维表面对原位聚合生成的尼龙以及改性尼龙结晶有很大影响,碳纤维未接枝处理时表面形成的横晶比较少;碳纤维接枝处理后可以看见纤维附近存在大量晶体结构,结晶体密度高,有利于材料性能改良。     

尼龙6织布纤维/聚己内酯界面增强复合材料的结构与性能

聚合物与纤维的界面结合作用对提高复合材料的性能具有重要的作用,文中通过偏光显微镜、扫描电子显微镜等手段研究了尼龙6织布纤维诱导聚己内酯(PCL)的界面结晶行为与性能。结果表明,尼龙6织布纤维对聚己内酯有很强的异相成核能力,促使聚己内酯的片晶垂直于尼龙6纤维轴生长并形成横晶结构,横晶的生长速率随着结晶温度的降低而升高。通过Lauritzen-Hoffman理论方程研究了异相成核诱导聚己内酯横晶动态生长过程和生成横晶的成核参数Kg。界面相互作用增强了纤维与聚己内酯复合材料的粘附性,显著提高了复合材料的拉伸性能。     

Kevlar／PF尼龙Ⅱ^#复合体系的界面形态研究

用３种二酰氯和己内酰胺对Ｋｅｖｌａｒ进行了表面化学接枝。考察了纤维表面、结晶温度和基体ＰＦ尼龙Ⅱ＾＃（即石油发酵尼龙Ⅱ＾＃）的γ－辐照等因素对Ｋｅｖｌａｒ／ＰＦ尼龙界面形成横晶的影响。辛二酰氯能够最有效地提高Ｋｅｖｌａｒ诱发ＰＦ尼龙Ⅱ＾＃的结晶能力，其界面结晶形态还与结晶温度和基体的性质密切相关。     

尼龙6/Kevlar纤维复合材料的非等温结晶行为及熔融特性

采用阴离子接枝法对K ev lar纤维(KF)进行表面改性,并用挤出方式分别制备尼龙6/未改性K ev lar纤维(PA 6/KF 0)及尼龙6/改性K ev lar纤维(PA 6/KF 1)复合材料。利用差示扫描量热仪(DSC)研究了KF 0和KF 1对PA 6/KF复合材料非等温结晶行为与熔融特性的影响,并与PA 6进行比较。结果表明,KF 0和KF 1起成核作用,提高了基体PA 6结晶的起始温度Tconset,减小其总结晶时间ttotal,同时提高了PA 6熔融时低温峰的相对强度,其中KF 1的效果更为明显;随着冷却速率β的加快,PA 6/KF 0和PA 6/KF 1复合材料中PA 6组分与纯PA 6一样,其Tocnset移向低温,且PA 6的熔融热谱由单重熔融峰向双重熔融行为转变。     

改性碳纤维增强尼龙6复合材料的制备及性能

通过硝酸酸化处理及尼龙溶液浸渍上浆处理对碳纤维(CF)进行表面改性,制备高强度、高模量,同时具有低熔指和优异加工性能的CF增强尼龙6(PA6)复合材料。采用扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和熔融指数仪等方法,对复合材料的微观结构、力学性能和结晶行为进行测试和表征。结果表明,经过PA6溶液浸渍上浆处理后的CF表面形成了一层PA6薄膜覆盖层,大大增强了CF与PA6基体的结合力,改善了CF的分散性,提升了复合材料整体的强度与模量,改性CF加入量为8%(质量分数)时复合材料拉伸强度提升80.8%,弹性模量提升513.9%。进一步对复合材料结晶行为的分析表明,改性CF的加入能够促进PA6由γ晶型向更稳定的α晶型转变,提高其结晶温度及结晶速率,使复合材料的结晶更加均匀、完善,从而提高体系黏度,降低复合材料熔融指数,显著提升了复合材料的加工性能。     

聚苯硫醚及其纤维增强复合材料的等温结晶形态

采用热台偏光显微镜技术观察了聚苯硫醚(PPS)及其玻璃纤维、 炭纤维及芳纶纤维增强复合材料等温结晶过程中球晶结构形态的变化。研究了等温结晶温度对PPS的晶体形态及球晶生长速率的影响。结果表明, 结晶温度对PPS的结晶影响非常明显。在235~265℃, 随着等温结晶温度的升高, 聚苯硫醚球晶形态发生了从细小而具有部分束状结构到大而完善再到细小而不完善的变化过程, 球晶的生长速率随着结晶温度的增大呈非线性下降。而纤维的存在使PPS的结晶形态发生了从球晶结构到横穿晶的变化, 且不同纤维诱导形成横穿晶的程度有所不同。其中玻璃纤维和芳纶纤维可以诱导形成较为明显的横穿晶形态, 而炭纤维则不能诱导形成明显的横穿晶。      

mPP对PP/TLCP共混物结晶行为的影响

探讨了聚丙烯马来酸酐接枝共聚物对热致液晶共聚酯与聚丙烯共混物的等温和非等温结晶行为的影响,研究结果表明,该共聚物强化了热致液晶共聚酯和聚丙烯的相间联系,结晶速度提高,结晶温度提前,结晶度降低并易形成横穿晶。     

碳纤维/聚芳基乙炔复合材料界面特性的原子力显微镜研究

为深入研究复合材料界面特性,分析复合材料界面改性机理,采用原子力显微镜以力调制模式研究了单向碳纤维/聚芳基乙炔 (CF/PAA) 复合材料横截面的表面形貌和硬度,得到了材料中各相的形态、分布和相对硬度等信息。通过对硬度图像进行统计学分析得到材料表面硬度分布直方图,对不同方法改性后的复合材料界面相特性进行了分析和比较。研究表明,CF未经表面改性处理时,复合材料中无明显的界面相出现,氧化处理后界面上出现硬度变化区域,界面相结构变得复杂,氧化结合高碳酚醛涂层处理后可以获得更为完善的界面相,在纤维与基体间形成一个模量适中的过渡区域,使材料的界面力学性能显著提高。      

碳纤维/聚砜复合材料的性能和破坏形态的研究

本文着重研究了碳纤维/聚砜(CF/PSF)复合材料中纤维不同分布方式和不同含量对其性能(力学、耐磨、热机械行为等)和破坏形态的影响。短纤CF/PSF复合材料的冲击强度随CF含量的增加略有下降,抗拉和弯曲强度有所提高;而长纤CF/PSF复合材料的力学性能比纯PSF大大提高,其层间剪切强度为树脂基体PSF抗拉强度的80%左右。CF/PSF复合材料的破坏均呈现出纤维—树脂界面脱粘现象。CF/PSF复合材料比纯PSF具有更优异的耐磨性能和更高的热形变温度。