碳纤维/聚乳酸复合材料的结晶性能和流变特性

以碳纤维（CF）作填料,制备了CF/聚乳酸（CF/PLA）复合材料,CF的质量比（CF∶PLA）为1%、3%、5%、10%和15%。研究了PLA及CF/PLA复合材料的结晶性能和流变特性。结果表明,质量比≤3%时,CF在基体中起到了异相成核的作用,提高了PLA的结晶性能,XRD衍射峰强度增强,CF/PLA复合材料结晶温度和结晶度分别提高到112.5℃和30.7%,流变特性与纯PLA相似。CF的质量比增加到5%时,达到"渗流阈值",黏度激增,限制了分子链段的自由运动,导致CF/PLA复合材料结晶性能下降。CF质量比为15%时,CF/PLA复合材料结晶温度降低至93.1℃,结晶度只有2.5%。     

氧化石墨烯改性不同表面性质的碳纤维/环氧树脂复合材料的微观形貌与动态热力学性能

通过模压成型，采用氧化石墨烯(GO)对四种碳纤维(CCF300、T700、CCF800、CCM40J)织物/环氧树脂(CF/EP)复合材料进行改性，通过复合材料的微观形貌、动态热力学性能等研究了GO对四种不同表面性质的CF/EP复合材料的改性效果。研究表明，添加GO后，GO/EP对四种CF的浸润性均比EP明显提高，纤维与GO/EP间的界面黏接比与EP基体间的黏接明显改善；CF/EP复合材料的破坏主要发生在CF与EP的界面，而GO的存在使GO-CF/EP复合材料的破坏由CF与EP基体的界面向GO/EP区域过渡。CF表面的氧碳比和沟槽均显著影响复合材料的玻璃化转变温度(T_g)，具有最高表面氧碳比的GO-CCF300/EP复合材料表现出最高的T_g，但沟槽更丰富的CCM40J和CCF300碳纤维对CF/EP复合材料的T_g表现出更好的GO改性效果。      

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。     

镀镍碳纤维-碳纤维-玻璃纤维/乙烯基酯树脂导电复合材料的设计制备及其电磁性能

本研究旨在设计制备兼具电和磁功能的新型导电复合材料。采用具有良好导电性的短切碳纤维（CF）与兼具磁性和导电性的短切镀镍碳纤维（Ni-CF）作为功能体,以短切玻璃纤维（GF）作为填料,以乙烯基酯树脂（VER）作为基体,设计制备电磁性能可调控的导电复合材料。分别研究了CF含量对CF-GF/VER导电复合材料体积电阻率的影响、Ni-CF长度对（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料体积电阻率的影响,重点研究了Ni-CF含量对（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料体积电阻率和磁导率的影响,并初步探索了导电复合材料的电磁屏蔽性能。结果表明：（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料体积电阻率在0.35~36.48 Ω·cm范围内可调,磁导率在0.2~0.7内可调。CF和Ni-CF的含量和长度都会对（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料电磁性能产生较大影响。制备的（Ni-CF）-CF-GF/VER导电复合材料有望应用于电磁屏蔽领域。     

CF／PU复合材料的固化过程及其动态力学性能

本工作借助于TBA、DMS、热失重曲线测试等方法,对CF/PU复合材料的固化过程及影响其动态力学性能的因素进行了进一步研究。结果表明,无论在室温还是在其它温度下,CF-1/PU的固化都比CF-3/PU的固化快。PU在已完全固化的CF-3/PU上固化比在CF-3上固化快的现象进一步证实CF表面上的OH和COOH基团参与了PU固化反应。本实验条件下,室温固化和143℃固化的CF/PU样品在升温至200℃左右都发生了后固化反应,PU的热失重曲线在230℃之后开始急剧下降,CF/PU不适宜在200℃固化。CF/PU体系的动态力学性能受固化温度的影响比PU体系更显著,表明基体和纤维之间的界面效应与固化温度有关。所研究的CF/PU体系较符合模型:界面层网络最致密,接近界面层的基体网络较疏松,距界面层较远处基体的交联密度介于前两者之间。     

膨胀石墨-碳纤维/尼龙三元导热复合材料制备

以尼龙6（PA6）为基体,膨胀石墨（EG）和碳纤维（CF）作为导热填料,采用熔融共混法制备了EG/PA6、CF/PA6和CF-EG/PA6导热复合材料。重点研究当固定导热填料（CF和EG）填充量为40wt%时,CF与EG不同的填充比例对CF与EG的接触方式及CF-EG/PA6复合材料的导热性和力学性能的影响。结果表明,相比单一CF填充,EG的加入有利于CF-EG/PA6复合材料热导率的增加;CF:EG质量比是25:15时的EG-CF/PA6三元复合材料,热导率可以达到2.554 W/（m·K）,是PA6的8倍,拉伸强度提高了125.34%,弯曲强度提高了119.8%,同时具有优异的耐热性。SEM结果表明,纤维状CF与蠕虫状EG片层在适当的填充比例下可以形成"面接触"的三维网络结构,这种三维网络结构不仅显著增大EG-CF/PA6复合材料的热导率,而且明显提高了其力学性能和耐热性能。为研制填充型导热高分子材料提供了一条新思路。      

碳纤维/环氧树脂脉管自润滑复合材料的制备及摩擦性能

以聚乳酸（PLA）为前驱体,碳纤维（CF）为增强体,通过经纬编织成PLA-CF复合纤维织物;以环氧树脂（EP）为基体,甲基硅油为润滑介质,采用前驱体蒸发（VaSC）技术和真空浸油方式分别制备了脉管自润滑环氧树脂（VAEP）材料和CF/VAEP复合材料。利用SEM对CF/VAEP复合材料的断面、摩擦面和对偶面形貌进行表征,以万能材料试验机和高速环块摩擦磨损试验机对CF/VAEP复合材料的力学和摩擦学性能进行了测试。结果表明:脉管结构和CF提升了EP的润滑性能和力学性能。当径向脉管密度为8孔/10 mm时,VAEP的摩擦系数和磨损率较纯EP分别降低了67.95%和85.71%;当径向脉管密度为8孔/10 mm,CF经纬丝束比为8/4时,CF/VAEP复合材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量比相同径向脉管密度的VAEP分别提高了203.33%、44.16%、325.78%、311.37%。      

微胶囊层间增韧碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的超声导波评价

选用微胶囊作为改性材料,采用热压机层压成型工艺制备出微胶囊层间增韧T300碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料。通过双悬臂梁(DCB)Ⅰ型层间断裂试验评估了CF/EP复合材料的增韧效果。利用超声导波技术对普通CF/EP复合材料和增韧CF/EP复合材料层间力学性能进行评价。通过SEM对CF/EP复合材料层间断面微观形貌进行观察,以揭示微胶囊的增韧机制,同时对超声导波检测结果进行辅助说明。结果表明,微胶囊以团聚形式分布在层间基体中,可以有效提高CF/EP复合材料的层间断裂韧性。微胶囊的填充改变了CF/EP复合材料层间基体特性,增加了导波传播过程中的衰减,导致响应信号峰值降低。同时,团聚的微胶囊改变了CF/EP复合材料对于中心频率125 kHz五峰波激励的振动响应,导致中心频率在信号频谱中的幅值低于普通CF/EP复合材料。      

聚吡咯/碳纤维纸电热复合材料的制备及性能

在碳纤维纸（CPP）上采用气相聚合法使吡咯单体发生聚合生成聚吡咯（PPY）,制备聚吡咯/碳纤维（PPY/CF）纸导电发热复合材料。通过FTIR、SEM、XRD对PPY/CF纸复合材料进行测试分析,并探究了CPP中CF的最佳质量分数及FeCl₃的最优溶度,研究了PPY/CF纸复合材料的力学性能和电热性能。结果表明,成功制备了PPY/CF纸复合材料,且PPY主要附着在芳纶浆粕上;采用CF质量分数为10 wt%的CPP且FeCl₃浓度为1.2 mol/L时,制备的PPY/CF纸复合材料具有最低的电阻率,为0.139 Ω·cm;PPY/CF纸复合材料与CPP相比不仅力学性能大幅提高,而且在低电压下,PPY/CF纸复合材料具有导电性能稳定、发热效果显著、热稳定性好等优点。      

连续碳纤维增强新型聚氨酯弹性体复合材料：制备和表征

探讨了新型聚氨酯（PUR）-碳纤维（CF）复合材料的制备和表征。通过使用不同涂层处理的单向连续碳纤维（包括没有涂层，环氧树脂涂层和聚醋树脂涂层），模型制备PUR-CF复合材料，实现了对PUR弹性体的增强。即使在相对较低的CF含量下，PUR仍然实现了很大的增强。例如，CF含量为3％（质量百分比）的PUR—CF复合材料的最大应力和杨氏模量分别比聚氨酯基体高3～5和4～10倍。此外，还发现了杨氏模量与CF含量的线性关系以及最大应力与CF含量的线性关系。通过应力——应变研究和扫描电子显微镜（SEM）观察发现，CF对PUR基体的粘附在各种情况下都很强。然而，在CF含量一定时，研究发现PUR增强的程度主要依赖于CF的涂层，按以下顺序递增：环氧树脂〈聚氨酯树脂〈无涂层，以及CF涂层对PUR增强的影响。     

GF／PTT复合材料的力学性能和流变行为

采用扫描电子显微镜(SEM)和毛细管流变仪研究了玻璃纤维(GF)/聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)复合材料的界面性能和流变行为。结果表明,材料断面较整齐,纤维与基体界面粘接牢固而拔出较少,表现出较强的整体承载负荷能力。部分暴露的GF表面仍附着大量树脂,说明纤维与基体间的界面粘接性能很好,GF的界面处理效果较好。复合材料熔体在剪切作用下为假塑性流体,表观黏度随剪切速率升高而下降。在相同剪切速率下,GF含量增加,非牛顿指数n增大,熔体黏度逐渐变小,且都低于纯PTT熔体黏度。粘流活化能随GF含量的增加先增加后降低。     

PEN短纤维增强PTT复合材料的流变性能及力学性能

研究了聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)/聚对萘二甲酸乙二酯(PEN)短纤维复合材料的流变行为和力学性能,讨论了复合材料的组成、剪切应力和剪切速率及温度对熔体流变行为、熔体黏度的影响,以及不同配比复合材料的力学性能。结果表明,PTT/PEN短纤维复合材料熔体为假塑性流体,熔体表观黏度随着温度升高而下降,且熔体黏度随着PEN短纤维含量增加而不断上升。随PEN短纤维加入量的增加,复合材料的拉伸强度、断裂强度、弹性模量均明显提高,无缺口冲击强度略有提高,说明PEN短纤维的加入对PTT起到了明显的增强作用而不降低材料的韧性。     

Effects of maleated polypropylene on the morphology,thermal and mechanical properties of short carbon fiber reinforced polypropylene composites

The aim of this study was to determine the effect of the maleic anhydride grafted polypropylene (PP-g-MAH) on the properties of short carbon fiber (CF) reinforced polypropylene (PP) composites. The composites were prepared by melt blending and injection molding techniques at different percentages of CF. Tensile tests, hardness, differential scanning calorimeter (DSC) and scanning electron microscopy (SEM) were performed to characterize the physical and morphological properties of the prepared composites. It was observed from SEM photographs that modification with PP-g-MAH improved the interfacial adhesion between the carbon fibers and PP matrix. The ultimate tensile strength, hardness and modulus values of modified PP composites were higher compared to the values of CF reinforced PP composites. Melting temperature of all composites was not changed significantly with increasing CF content; however degree of crystallinity values were decreased with the increasing CF content level.     

Rheologic and mechanical properties of multiwalled carbon nanotubes-reinforced poly(trimethylene terephthalate) composites

This paper investigates the rheologic and mechanical properties of melt-blended poly(trimethylene terephthalate) (PTT)/multiwalled carbon nanotube (MWCNT) composites and the effect of acid treatment of MWCNT on these properties. The microstructure of the composites was studied by SEM and TEM in terms of the dispersion state of the nanotubes and the polymer–nanotube interaction. Incorporation of MWCNTs into PTT matrix resulted in an increase in both complex viscosity and moduli than those of neat PTT. A dramatic increase in the melt viscosity of composites observed with loading of MWCNT in the range of 0.5 and 2 wt% showed the formation of interconnected network of MWCNT in the polymer matrix at a rheologic percolation threshold. Acid treatment of MWCNT showed significant effect on the rheologic properties of PTT and led to the enhancement of both complex viscosity and moduli due to strong interfacial interaction between acid-treated MWCNT and PTT matrix. The effect of acid treatment was also evident by mechanical properties of the PTT/MWCNT composites. The untreated MWCNT showed only increase in modulus of PTT matrix; whereas, after acid treatment, both tensile strength and modulus of PTT matrix enhanced significantly.     

SCF／PTT复合材料的流变性能及形态

用毛细管流变仪研究了短切炭纤维(SCF)/聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)复合材料的流变行为;用扫描电子显微镜(SEM)和偏光显微镜(POM)观察了复合材料的断面形态结构和结晶形态。结果表明,复合材料断面暴露的SCF表面附着大量树脂,且SCF与PTT基体界面区域形成了"横晶",SCF与PTT有很好的粘接强度,界面相容性较好。复合材料熔体在不同剪切速率的流变行为不同:在剪切速率<130s-1时,黏度随剪切速率的增加而增加,属于膨胀性流体;当剪切速率>130 s-1时,黏度随着剪切速率的增加而减小,属于假塑性流体。在炭纤维含量为2%(质量分数)时,复合材料熔体的表观黏度、粘流活化能达到最大。     

Tensile and thermomechanical properties of short carbon fiber reinforced polyamide 6 composites

In this study, carbon fiber (CF) reinforced polyamide 6 (PA6) composites were prepared by using melt mixing method. Effects of fiber length and content, on the mechanical, thermal and morphological properties of CF reinforced PA6 composites were investigated. Fiber length distributions of composites were also determined by using an image analyzing program. It was seen that the maximum number of fibers were observed in the range of 0–50 μm. Mechanical test results showed that, increasing CF content increased the tensile strength, modulus and hardness values but decreased strain at break values of composites. DSC results showed that T_g and T_m values of composites were not changed significantly with increasing CF content and length. However, heat of fusion and the relative degree of crystallinity values of composites decreased with ascending CF content. DMA results revealed that storage modulus and loss modulus values of composites increased with increasing CF content.     

PTT/ABS-g-MAH/SCF复合材料的制备与性能

研究了聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)/马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS-g-MAH)/短炭纤维(SCF)复合材料的力学性能、流变和结晶熔融行为.结果表明,ω(SCF)=10%时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度达到板值,冲击强度略有升高,SCF对PTT起到了较好的增强效果且不影响韧性;ω(SCF)>10%时,...     

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。     

相容剂对长玻纤增强热塑性聚氨酯弹性体/聚乳酸复合材料性能的影响

采用熔体浸渍工艺制备长玻纤增强热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/聚乳酸(PLA)复合材料;以苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(SAG)作为相容剂,热塑性弹性体聚氨酯作为增韧剂,聚乳酸为基体树脂,考察苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯用量对长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料性能的影响。结果表明,加入苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯能改善长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的相容性;长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的拉伸强度、缺口冲击强度、弯曲强度和模量等力学性能及储能模量随着苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯用量的增加呈先增加后降低的趋势,而长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的损耗因子则随苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯含量的增加呈现降低后增加的趋势;通过复合材料的形态分析表明,加入相容剂的复合材料中玻璃纤维与基体树脂界面强度增加,且玻璃纤维表面有一层包覆的树脂基体;通过分析得出,当相容剂添加量为6%时,长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的拉伸强度、弯曲强度和模量、缺口冲击强度等力学性能最优。     

MC尼龙6/Kevlar纤维复合材料的动态流变性能

利用应力熔体流变仪研究了MC尼龙6及MC尼龙6/Kevlar纤维(KF)复合材料的动态流变性能。结果表明,随着剪切频率ω的增加,MC尼龙6及其复合材料熔体的动态黏度η′均减小,储能模量G′和损耗模量G″均增大;随着纤维用量的增加,MC尼龙6的熔体黏度呈增加的趋势;低频率时,纯MC尼龙6熔体以粘性流动为主,高频率时,熔体以弹性流动为主;加入纤维后,复合材料的熔体以粘性流动为主,且不同纤维含量的复合材料有着相似的G′~ω和G″~ω。这些结论也可由lgG′~lgG″关系图得到。