锂皂石的有机改性及聚丙烯/有机化锂皂石复合材料的制备

分别采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)以及偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对锂皂石进行修饰,制备有机化的锂皂石(Laponite)。然后将有机化的锂皂石与聚丙烯(PP)进行熔融共混,制备PP/有机化锂皂石复合材料。红外光谱(FT-IR)和热失重分析表明改性剂成功的修饰了锂皂石。PP/有机化锂皂石复合材料的断裂伸长率较PP有明显的改善。     

茶生物质/聚丙烯复合材料的制备与性能研究

为高值化利用茶产业剩余物资源,以废弃茶生物质(Tea biomass,TB)为填料,聚丙烯(Polypropylene,PP)为基体,采用密炼-注塑工艺制备了TB/PP复合材料,考察了茶生物质填料种类、处理方式及其添加量对复合材料结构、形态及性能的影响。实验结果显示,以茶树枝为生物质填料制备的复合材料力学性能最佳,茶梗次之,茶叶最差;茶梗填料经水煮和马来酸酐接枝聚丙烯增容处理后,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、拉伸模量及弯曲模量分别提高了23.4%、9.0%、16.9%和13.9%。SEM图片显示茶梗填料与基体界面相容性提高。随茶梗填料用量的增加,复合材料的拉伸模量、弯曲模量逐渐增大,而拉伸强度及断裂伸长率缓慢下降,吸水率增加,热性能得到改善。当TS添加量为30%(质量分数)时,复合材料的拉伸强度比PP减小7.3%,但弯曲强度、弯曲模量及拉伸模量则分别提高11%、86.1%和54.7%。浸水80h后吸水率为0.89%。     

聚丙烯/改性煤系高岭土复合材料的制备与性能

煤系高岭土经过硅烷偶联剂表面改性后,与聚丙烯(PP)树脂熔融共混制备出聚丙烯/改性煤系高岭土复合材料。通过X射线衍射、红外光谱、力学性能和扫描电镜分析,研究了改性煤系高岭土的填充量对复合材料力学性能的影响。结果表明,利用硅烷偶联剂可以实现煤系高岭土的表面改性。改性煤系高岭土填充量为3%时,复合材料具有最佳的冲击韧性。填充量为5%时,复合材料的断裂伸长率达到最大值。随着改性煤系高岭土填充量的增加,复合材料的弯曲强度和弯曲模量逐渐增大,填充量为10%时,二者比纯PP分别提高14.5%和27.5%。     

锂皂石分散状态对尼龙6纳米复合材料流变行为的影响

研究了有机化锂皂石的用量及分散状态对尼龙6(PA6)纳米复合材料流变行为的影响,并对不同用量锂皂石呈剥离分散机理进行了探讨。采用X射线衍射和热重分析研究发现,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)进入锂皂石片层,能使其层间距增大。由动态流变结果发现,随着锂皂石用量的增加,复合材料储能模量、损耗模量和复数黏度明显提高。透射电镜、X射线衍射结果表明,锂皂石用量为5phr时锂皂石主要以剥离形式分散在基体中,当锂皂石用量大于5phr时,锂皂石在基体中团聚,由于无机粘土与PA6两相具有不同的松弛状态,因此共混物熔体的Cole-Cole曲线出现严重的拖尾现象。复合材料Han曲线位于对角线右侧,其粘性响应占主导地位,随着锂皂石用量的增加,其弹性响应及末端效应逐渐增强。由动态复数黏度,根据Cox-Merz原理得到了不同剪切速率下的剪切黏度,解释了不同用量下锂皂石呈剥离分散的机理。     

稻壳粉/PP复合材料的力学性能

制备了稻壳粉/聚丙烯(PP)复合材料,分析了稻壳粉粒度及含量对PP复合材料力学性能的影响,用扫描电镜(SEM)对稻壳粉/PP复合材料拉伸断面进行了分析。结果表明,稻壳粉粒径和含量对PP复合材料性能有一定影响,稻壳粉粒径为245μm的PP复合材料有较好的综合力学性能;随着稻壳粉含量的增加,PP复合材料拉伸强度及断裂伸长率下降,稻壳粉含量为30%时,复合材料弯曲强度和模量均有最大值。稻壳粉含量较低时,其在PP中分散较好,与PP相容性好,复合材料为韧性破坏;稻壳粉含量较高时,稻壳粉有集聚现象,与PP相容性较差,材料的性能较低,复合材料为脆性破坏。     

锂皂石质量分数对LiCl/PA6络合体系结构与性能的影响

采用熔融挤出的方法制备了锂皂石/LiCl/尼龙6（PA6）复合材料,研究了锂皂石质量分数对LiCl/PA6复合材料结构与性能的影响,同时探讨了络合反应对锂皂石在基体中分散的影响。DSC和XRD研究发现:锂皂石的加入有利于复合材料结晶,但锂皂石/LiCl/PA6复合材料的结晶度都比LiCl/PA6复合材料的结晶度低,在锂皂石质量分数为5%时,锂皂石/LiCl/PA6复合材料的结晶度最大,且此时复合材料的拉伸强度和弯曲强度也达最大值,分别为99.17 MPa和154.17 MPa。由TEM观察到当锂皂石质量分数为5%时,锂皂石主要以插层方式均匀分布在基体中,部分呈现剥离的状态。此外,动态流变Han曲线表明:锂皂石/LiCl/PA6复合材料的黏性响应占主导地位。当锂皂石质量分数高于5%时,由于锂皂石团聚,无机相和有机相具有不同的松弛状态,导致共混物熔体的Cole-Cole曲线出现严重拖尾现象。将锂皂石加入LiCl/PA6复合材料既保持了低熔点的特性又表现出优异的力学性能,因此锂皂石起到了明显的增强作用。      

磷酸盐玻璃/聚丙烯复合体系的相容性

采用扫描电镜(SEM)、动态力学分析(DMA)、力学性能测试、动态流变分析等手段研究了基体极性和相容剂对磷酸盐玻璃(TFP)/聚丙烯(PP)复合体系相容性的影响。结果表明,当基体用聚丙烯接枝马来酸酐(PP-MAH)替换非极性的聚丙烯(PP)时,磷酸盐玻璃(TFP)粒子在基体中的分散尺寸由10μm减小为2μm,分散相对复合材料的复数黏度(η*)的影响更为明显;加入相容剂后,体系的黏度进一步增大,且基体的玻璃化转变温度向高温方向移动了5℃,复合材料的断裂伸长率近似线性增长。     

聚丙烯/聚乙二醇改性蒙脱土纳米复合材料的力学和流变性能

通过熔融插层法制备了聚丙烯/蒙脱土(PP/MMT)纳米复合材料。利用X射线衍射(XRD)和透射电镜表征了PP/MMT纳米复合材料的插层结构。XRD结果表明,经过聚乙二醇(PEG)处理的蒙脱土层间距增大;透射电镜(TEM)照片显示,蒙脱土在PP基体中达到纳米级分散,且分散均匀。PP/MMT纳米复合材料力学性能得到较大提高。加入5份改性MMT时,复合材料的缺口冲击强度和断裂伸长率分别从纯PP的3.93kJ/m2、74.46%提高到9.95kJ/m2、220.66%。动态流变性能测试结果表明,MMT的加入降低了PP的复数黏度(η*)、储能模量(G′)和耗能模量(G″)。     

苎麻布/聚丙烯复合材料的力学性能

利用聚丙烯及苎麻布作原料、马来酸酐接枝聚丙烯 (MAPP) 作界面增容剂, 采用模压工艺, 在175℃, 5、10、15及20 MPa四种压力下成型复合材料, 研究了MAPP质量分数、苎麻布质量分数及成型压力对复合材料力学性能的影响。复合材料的拉伸强度和弯曲强度在MAPP加入量为 3 %和 5 %时分别达最大值 46.72 MPa和 68. 43 MPa , 较无MAPP的复合材料的强度值分别提高 50. 95 %和 61. 81 %; 拉伸模量及弯曲模量因使用MAPP而增加, 但拉伸断裂伸长率却会下降。随着苎麻布质量分数增加, 复合材料拉伸强度、 拉伸模量、弯曲模量均逐渐增加; 苎麻布质量分数10 %、20 %的复合材料在较低的压力 (5、10 MPa) 下成型时 , 其拉伸强度和弯曲强度值相对更高, 当苎麻布质量分数超过20 %后, 成型压力对力学性能的影响无明显的规律。      

聚乙烯醇交联改性对天然纤维增强聚丙烯复合材料性能的影响

采用聚乙烯醇(PVA)交联对洋麻(KF)增强聚丙烯(PP)、棕榈(PF)增强聚丙烯(PP)复合材料进行改性,通过模压成型工艺制备KF/PP和PF/PP复合材料。研究不同交联方法对复合材料的结构和性能的影响,采用SEM、DMA等技术研究了改性对复合材料的界面结合及力学性能影响。结果表明:PVA协同偶联剂交联改性对天然纤维/PP复合材料的综合改性效果最好,当用5%PVA+3%偶联剂对KF/PP改性时,KF/PP复合材料的弯曲强度提升25.2%,弯曲模量提升35.49%,剪切强度提升28%,分别达到了50.90 MPa、5.76 GPa、5.4MPa。当用5%PVA+2%偶联剂对PF/PP改性时,PF/PP复合材料的弯曲强度提升31.46%,弯曲模量提升27.07%,剪切强度提升21.75%,分别达到44.33MPa、2.32GPa、5.18MPa。改性后KF/PP、PF/PP复合材料的含水率分别下降了46.89%、10.63%,吸水率分别下降了8.57%、6.12%。KF/PP改性后储能模量提高20.93%,PF/PP改性后Tg值由90.1℃上升到113.8℃。SEM表明:PVA协同偶联剂交联改性有效改善了纤维与PP间的粘结,纤维与PP间的界面结合得到改善。     

聚乙烯醇纤维增强聚乳酸复合材料的制备及性能研究

以聚乳酸(PLA)和高强高模聚乙烯醇(PVA)纤维为原料，通过熔融共混热压成型工艺制备了不同PVA纤维含量的PLA/PVA复合材料，研究了复合材料的相形态、玻璃化转变、结晶和熔融行为以及力学性能。结果表明：低含量的PVA纤维能均匀地分散在PLA基体中，当纤维质量分数达到20%时，纤维发生团聚。差示扫描量热仪测试结果表明PVA纤维在PLA结晶过程中起到了成核作用。随PVA纤维含量增加，PLA的结晶度增加。此外，动态力学行为表明PVA纤维含量的增加有助于提高复合材料储能模量和刚性。复合材料的拉伸和弯曲模量随PVA纤维含量的增加而增加，当PVA纤维质量分数为20%时，拉伸和弯曲模量达到最大，与纯PLA相比，复合材料的拉伸和弯曲模量分别提高了43.5%和38.6%。但是，PVA纤维的加入并没有使复合材料的拉伸和弯曲强度得到较大改善。     

改性水镁石对聚丙烯/三元乙丙橡胶复合材料性能的影响

水镁石粉体的主要成分为氢氧化镁,作为阻燃荆使用具有不含卤素、加工温度高、低成本等一系列优点,具有广阔的应用前景.以聚丙烯(PP)/三元乙丙橡胶(EPDM)为基体树脂,加入不同表面改性水镁石制备无卤阻燃PP/EPDM复合材料,探讨了不同表面改性水镁石对PP/EPDM/MH无卤阻燃复合材料阻燃性能和力学性能的影响.结果表明,改性后的MH-B提高了水镁石粉体在聚合物基体中的分散性,以及与聚合物基体之间的相容性,增强了材料的力学性能和阻燃性能,在添加量达到175phr时,氧指数可达到29.5%,同时拉伸强度达到12.5MPa,断裂伸长率保持在425%.     

Gd_2O_3/MC尼龙纳米复合材料的制备及性能研究

用原位分散聚合法制备了一系列Gd2O3/ME尼龙纳米复合材料,用SEM观察了Gd2O3纳米粒子在MC尼龙基体中的分散情况,用XRD研究了复合材料的晶体结构,并对复合材料的力学性能进行了表征.研究结果表明:(1)用原位分散聚合法制备Gd2O3//ME尼龙纳米复合材料是可行的,Gd2O3纳米粒子均匀分散在MC尼龙基体中,团聚情况较少;(2)GD2O3纳米粒子没有改变MC尼龙的结晶形态,但使其晶格尺寸发生了一定程度的改变;(3)纳米Gd2O3的加入可明显改善MC尼龙的力学性能,对MC尼龙同时具有增强和增韧双重效果.随着纳米Gd2O3用量的增加,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度、弯曲强度和弯曲模量都呈先升后降的趋势.当纳米Gd2O3用量为0.5%时,复合材料的综合性能最好,其拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度、弯曲强度和弯曲模量分别比MC尼龙基体提高19.6%、47.2%、19.7%、9.3%%和11.7%.     

碳纳米管/碳纤维/环氧树脂复合材料研究

制备了碳纳米管(CNTs)/碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)三元复合材料。研究了CNTs含量对复合材料层间剪切强度、弯曲强度和弯曲模量的影响,并采用场发射扫描电镜分析了CNTs在基体树脂中的分散情况。结果表明:复合材料性能的变化源自于CNTs在基体树脂中的分散状态。当CNTs含量为0.2%(wt,下同)时,复合材料剪切强度和弯曲强度达到最大值,分别为99.2MPa和1811.4MPa,但其弯曲模量下降了8.7GPa。当CNTs添加量达到1%时,其弯曲模量达到135.9GPa,较未加入CNTs时提高了11.1%,层间剪切强度和弯曲强度分别降低了5.5MPa和359.5MPa。     

PP/无卤阻燃剂/AT复合材料的制备及性能研究

以聚丙烯(PP)为基体树脂,聚磷酸铵(APP)和三聚氰胺(MA)为无卤阻燃剂,无机矿物质凹凸棒土(AT)为协同阻燃剂,采用熔融共混的方法制备了PP/无卤阻燃剂/AT复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的微观形貌进行了研究;通过极限氧指数(LOI)和热重分析(TG)研究了材料的阻燃性和热稳定性;通过对复合材料拉伸强度、冲击强度、弯曲强度以及断裂伸长率等的测试,研究了材料的力学性能。结果表明,无卤阻燃剂APP、MA和AT可在PP体系中均匀分散;阻燃剂的加入使得复合材料的力学性能降低,但AT的加入对又可显著提升其力学性能;阻燃剂与AT的协同作用可使复合材料的热稳定能和阻燃性能明显改善,材料的极限氧指数可达到27.3,提高了约40%。     

碱处理对SF/PP木塑复合材料力学性能的影响

采用不同碱处理浓度、处理时间对剑麻纤维(SF)进行表面改性,通过与聚丙烯树脂(PP)混合、塑炼、模压成型制备SF/PP木塑复合材料。研究了剑麻纤维(SF)表面的碱处理方法、含量对SF/PP木塑复合材料力学性能的影响,借助光学显微镜和扫描电子显微镜对SF纤维和复合材料的冲击断面进行微观结构分析。结果表明:碱处理能够提高SF/PP木塑复合材料的力学性能。在碱浓度为10%时,处理时间为4h,SF含量为20%时,冲击强度为15.78kJ.m-2达到最大值,弯曲强度和弯曲模量随着SF含量的增加出现增大的趋势。     

功能化石墨烯/埃洛石纳米管对聚丙烯的协同强韧化改性研究

以功能化氧化石墨烯(GO)-埃洛石纳米管(HNTs)杂化材料(GO@HNTs)为纳米填料,以聚丙烯(PP)为基体,通过熔融共混法制备了不同GO@HNTs 含量的GO@HNTs/PP纳米复合材材料,并对所得杂化填料和PP纳米复合材料的结构与性能进行系统研究。研究结果表明,功能化GO与HNTs之间存在化学相互作用,二者之间形成的“屏障效应”抑制了彼此在PP基体中的团聚。仅添加0.5%GO@HNTs杂化纳米填料后,PP复合材料的拉伸强度和冲击强度分别较纯PP提高了17.5%和80.4%,与单独添加相同含量的GO或HNTs所得复合材料的力学性能相比,GO@HNTs杂化纳米填料对PP基体具有明显的协同增强增韧改性作用。与纯PP相比,GO@HNTs/PP试样表现出更高的储能模量、损耗模量和玻璃化转变峰值。由于GO@HNTs的“异相成核效应”和“物理热阻效应”,有效提高了PP纳米复合材料的结晶温度、熔融温度、结晶度和耐热分解温度。     

PP/PP-g-MAH/Talc/EP复合材料的性能

通过熔融共混制备聚丙烯(PP)/马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)/滑石粉(Talc)/环氧树脂(EP)复合材料,研究了E-51/504/554(55.6/42.4/2,E1)、E-51/EDA/554(92.2/7.8/0.01,E2)、E-20/2E4MZ(100/4,E3)三种EP体系及其含量对复合材料力学性能的影响,结果表明,E-1对复合材料的弯曲模量改善最显著,当加入4%的E1时,复合材料的弯曲模量达到最大值,提高了29.1%。傅里叶红外光谱(FT-IR)分析表明,EP与PP-g-MAH发生了酯化反应。观察复合材料的微观结构,发现EP阻止Talc的凝聚,加强了两相界面作用力。     

二氧化钛对PP/SPTW复合材料性能的影响

目的研究不同质量分数的二氧化钛(TiO_2)对聚丙烯/六钛酸钾晶须复合材料力学性能的影响,并找出TiO_2的最佳质量分数。方法首先采用硅烷偶联剂KH550改性二氧化钛和六钛酸钾晶须(SPTW),然后将改性过的二氧化钛与改性过的六钛酸钾晶须、马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)、聚丙烯(PP)通过熔融共混法制得PP/PP-g-MAH/SPTW/TiO_2复合材料。结果比较了不同含量二氧化钛对聚丙烯/钛酸钾晶须复合材料性能的影响。研究表明,二氧化钛能够明显改善复合材料的力学性能,随着二氧化钛含量的递增,复合材料的力学性能总体呈先增加后降低的趋势。当二氧化钛质量分数为1%时,复合材料的弯曲强度、拉伸强度和冲击强度分别增大了35.2%,41.2%和33.7%。随着TiO_2质量分数的继续增加,复合材料的弯曲强度逐渐开始下降,拉伸强度和冲击强度在其质量分数超过2%时逐渐开始减小。结论当TiO_2质量分数约为2%时,复合材料的综合力学性能最佳。     

石墨烯增强室温硫化硅橡胶复合材料的制备及力学性能

采用机械共混法制备了石墨烯(GNS)/室温硫化硅橡胶(RTV)复合材料。用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)和X射线衍射(XRD)对GNS的微观结构以及GNS在RTV硅橡胶基体中的分布情况进行了表征和分析,同时研究了GNS/RTV硅橡胶复合材料的力学性能。结果表明,石墨烯在基体硅橡胶中的分布较均匀,极少出现团聚现象;随着填料石墨烯含量的增加,复合材料的拉伸模量逐渐增大,拉伸强度和断裂伸长率均出现极大值后渐渐减少;当石墨烯的质量分数为0.925%时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均达最大值,分别为0.8387MPa和195.78%,比纯RTV硅橡胶提高了159.86%和55.32%;此时拉伸模量比纯RTV硅橡胶提高了157.44%。