TiO2纳米粒子增强超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯复合材料的性能

利用硅烷偶联剂KH570对TiO₂纳米粒子进行表面改性,然后制备塑化超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)/TiO₂复合材料,最后通过密炼-模压法制备不同含量和粒子尺寸的TiO₂纳米粒子增强PE-UHMW/高密度聚乙烯(PE-HD)复合材料。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、差示热扫描量热仪、万能试验机、流变仪表征测试复合材料的微观结构、结晶、力学及流变性能。结果表明,低含量的Ti O₂纳米粒子(质量分数0.1%)能在聚合物基体中分散良好,使复合材料的力学性能、结晶度及流动性均有显著提升;随粒子尺寸增加,材料强度和刚度降低,断裂伸长率和熔体剪切黏度先增加后降低。然而,高含量粒子分散困难、易形成大的聚集体,导致复合材料性能下降。当TiO₂纳米粒子尺寸为5～10 nm、质量分数为0.1%时,复合材料展现出优异的力学性能和加工性能,拉伸强度和拉伸屈服强度分别高达58.21 MPa和44.53 MPa,且熔体剪切黏度下降19.7%。     

石墨烯/二氧化钛对PVC薄膜性能影响

以石墨粉和三氯化钛为原料,通过Hummers和水解法制备得石墨烯/二氧化钛(G/TiO₂),将G/TiO₂作为填料添加到聚氯乙烯(PVC)中,探究其对PVC薄膜性能的影响。结果表明,添加G/TiO₂提高了PVC薄膜的力学性能、抗静电性能和耐紫外老化性能。添加G/TiO₂的PVC薄膜的拉伸强度由纯PVC薄膜的12.79 MPa提升至22.74 MPa,提高了77.80%,断裂伸长率由77.73%提升至98.23%,提高了26.37%,表面电阻由大于1.034×10¹²Ω降低至8.156×10⁵Ω,达到抗静电材料要求;经过150 h紫外老化后,纯PVC薄膜的拉伸强度由12.79 MPa降低至8.49 MPa,下降了33.62%;添加G/TiO₂的PVC薄膜的拉伸强度由22.74 MPa降低至18.54 MPa,仅下降18.64%。     

纳米二氧化碳/环氧化脱蛋白天然胶乳复合材料的制备及性能

以环氧度为25%的环氧化天然橡胶(ENR)为基质、聚多巴胺(PDA)改性的纳米TiO₂(PTiO₂)为填料，采用胶乳共混法制备了PTiO₂/ENR复合膜，并研究了填料PTiO₂的添加量对PTiO₂/ENR复合膜力学性能、热稳定性和抗紫外老化性能的影响。结果表明，PDA提高了纳米TiO₂在ENR基质中的分散性；随着填料PTiO₂的加入，PTiO₂/ENR复合膜的热稳定性逐渐提高；当PTiO₂添加量为5份(质量)时，PTiO₂/ENR复合膜的拉伸强度为8.15 MPa，与ENR相比提高了2.8倍，扯断伸长率为1 141%;PTiO₂/ENR复合膜经紫外线照射后力学性能保留率均超过97%，具有较好的抗紫外老化性能。     

PP/Mg(OH)2/CaCO3/POP无卤阻燃体系的研究

研究了纳米碳酸钙(CaCO₃)和无卤阻燃剂六苯氧基环三磷腈(POP)对聚丙烯(PP)/氢氧化镁(Mg(OH)₂)复合材料力学性能和燃烧性能的影响。结果表明:保持无机粒子总量90份,随着纳米 CaCO₃含量的增加,材料的力学性能先提高后降低,在其含量为40份时达到最佳值。POP 的加入可减少 Mg(OH)₂用量,同时可进一步提高 PP/Mg(OH)₂复合材料的力学性能和阻燃性能,当 POP 用量为8份时,复合材料的断裂伸长率、拉伸强度、冲击强度和氧指数分别可达264.76%、22.34 MPa、48.65 kJ/m~2、28.2%。     

PP/TPE/表面改性CaCO3复合材料的制备及性能

采用硅烷偶联剂对纳米CaCO₃进行表面改性,将表面改性CaCO₃与热塑性弹性体(TPE)、聚丙烯(PP)熔融共混,制备了PP/TPE/表面改性CaCO₃复合材料,表征并研究了其结构与性能。结果表明:加入表面改性CaCO₃使复合材料的储能模量、损耗模量和复数黏度增加。表面改性CaCO₃含量为6%(w)时复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均最大,分别为29.85 MPa,25.67 MPa,43.79 kJ/m²;与纯PP相比,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了6.5%,11.5%,3.0%。表面改性CaCO₃含量为10%(w)时,终止分解温度从466.9℃增加到473.7℃,分解速率最快时的温度从455.9℃增加到460.5℃,对体系的热解稳定性有一定的改善。     

HTPB液体橡胶/纳米SiO2协同增韧环氧树脂的研究

为了解决单一材料改性环氧树脂(EP)综合性能不足的问题，采用端羟基聚丁二烯(HTPB)和纳米二氧化硅(SiO₂)对EP进行协同改性。结果表明：HTPB的端羟基和纳米SiO₂表面的硅羟基可以与树脂基体的环氧基团反应，形成良好的界面结合。HTPB可以显著提升EP的韧性，但增强作用有限，且耐热性较差。纳米SiO₂能够起增强、增韧作用，同时也具有很好的热稳定性，但增韧效果不如HTPB。采用两者共同改性EP，具有很好的协同增强增韧效果。当HTPB添加量为3份、纳米SiO₂添加量为1份时，复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度相比于未改性EP，分别提升52.3%、54.0%和106.5%。添加HTPB和纳米SiO₂后，复合材料相比纯EP具有更低的介电常数。     

一锅法合成Janus纳米片及其对PS/TiO2复合材料的增容作用研究

利用一锅法合成了Janus纳米片（JNSs），通过扫描电子显微镜（SEM）、电致冷X射线能谱仪（EDS）、动态混合流变仪、动态力学热分析仪（DMA）和万能材料试验机等对JNSs的表面形貌和化学成分进行了表征，考察了JNSs对聚苯乙烯/二氧化钛（PS/TiO₂）共混体系流变性能的影响，以及JNSs对PS/TiO₂复合材料动态力学性能、力学性能、表观形貌的影响，并对JNSs对复合材料的界面增容作用机理进行了探讨分析。结果表明，JNSs两面的粗糙程度不同，粗糙凹面含有氨基，光滑凸面含有双键；JNSs用作PS/TiO₂共混体系的相容剂时，能够增强界面作用力，改善无机粒子和有机聚合物的相容性；含0.5 份（质量份，下同）JNSs的PS/TiO₂复合材料的玻璃化转变温度（T_g）从PS的100 ℃提高到了107 ℃；同时，JNSs在外力作用下沿力的方向取向需要耗散能量，使得其拉伸强度较PS/TiO₂提高了13.43 %，断裂伸长率由12 %增加到了18 %。     

3D打印用聚乳酸/松木粉/纳米二氧化硅木塑复合材料性能研究

以化学改性松木粉(PWF)为增强材料、聚乳酸(PLA)为基体,同时添加少量纳米二氧化硅(nano-SiO_2),通过熔融挤出制备了适用于熔融沉积成型(FDM)3D打印技术的木塑复合材料,并对该木塑复合材料的力学性能和3D打印性能进行了研究。结果表明:添加nano-SiO_2可以显著提高木塑复合材料的力学性能,随着nanoSiO_2用量的增加,PLA/PWF/nano-SiO_2木塑复合材料的各项力学性能均呈现逐渐上升的趋势,且在nanoSiO_2用量为5%时达到最佳。PWF用量对PLA/PWF/nano-SiO_2木塑复合材料各项力学性能的影响呈现先上升后下降的趋势,且材料性能在PWF用量为15%时达到最佳,此时弯曲强度为101.6 MPa、弯曲模量为4 652 MPa、拉伸强度为92.81 MPa、拉伸模量为3 845 MPa、冲击强度为4.31 kJ/m~2,相对于PLA/PWF木塑复合材料均提高了50%以上。该PLA/PWF/nano-SiO_2木塑复合材料可应用于FDM型3D打印,具有良好的打印性能。     

改性纳米SiO_2/聚氨酯弹性体复合材料的合成及其性能表征

用硅烷偶联剂KH-550对纳米SiO_2进行表面接枝改性,得到改性纳米SiO_2,采用原位聚合物法合成了纳米SiO_2/聚氨酯弹性体复合材料。结果表明,改性纳米SiO_2的加入,提高了聚氨酯弹性体的力学性能(拉伸强度为41.38MPa,较未改性的聚氨酯弹性体提高了约65%,最大撕裂强度为121.25kN/m,较未改性的聚氨酯弹性体提高了约62%,效果显著);高温条件下添加了改性纳米SiO_2复合材料的分解速度比纯聚氨酯弹性体要慢;纳米SiO_2改善了聚氨酯弹性体的阻尼性能,拓宽了阻尼温域。     

PEG/GO/TiO2纳米复合材料改性PVDF膜的制备及其抗污性能

为改善聚偏氟乙烯(PVDF)膜的抗污性能,以聚乙二醇2000接枝的GO/TiO₂(PEG/GO/TiO₂)纳米复合材料为添加剂,通过非溶剂诱导沉淀相分离法制备了一系列PEG/GO/TiO₂/PVDF复合超滤膜。采用FTIR、SEM和接触角测试仪对其结构和形貌进行了表征,采用超滤法评价其纯水通量和抗污性能。结果表明,当PEG/GO/TiO₂纳米复合材料质量分数为0.60%时,制备的PEG/GO/TiO₂/PVDF复合超滤膜(记为0.60%PEG/GO/TiO₂/PVDF)表现出最佳的亲水性和抗污性能,其接触角比PVDF膜下降8.2°,总孔隙率增加13.40%,PEG/GO/TiO₂纳米复合材料在PVDF膜中分散较均匀。在0.08 MPa的工作压力下,0.60%PEG/GO/TiO₂/PVDF的纯水通量高达282.44 L/(m²·h),对腐植酸溶液的过滤通量为131.96 L/(m^2...     

热处理对PEEK/MWCNTs复合材料性能影响

对聚醚醚酮(PEEK)/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合材料进行热处理,研究热处理温度对PEEK/MWCNTs复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明:热处理可明显提升复合材料力学性能,与未热处理相比,拉伸强度和弯曲强度分别提升了9.2%和18.6%。热处理可明显提高复合材料熔点和结晶度,250℃下热处理的复合材料熔点升到348.13℃,结晶度升到31.5%。同时热处理可明显提高PEEK/MWCNTs复合材料储能模量。最佳热处理温度为250℃,最佳热处理时间为2h。     

氨基表面改性二氧化硅/热塑性淀粉复合材料的制备与性能

为了进一步提高热塑性淀粉(TPS)的力学性能,用硅烷偶联剂KH-550对二氧化硅微球(SM)表面进行氨基化改性(SM-NH₂),并且,添加至热塑性淀粉基体中,得到SM-NH₂/TPS复合材料,研究了添加量对拉伸强度、冲击强度、动态力学性能、热稳定性和流变加工性能的影响。研究发现,当SM-NH₂的添加量为2.0%时,复合材料的拉伸强度由3.25 MPa增大至9.28 MPa,冲击强度由6.222 kJ/m²增大至14.635 kJ/m²;玻璃化转变温度T_α达到最大,其值为53.67℃;微商热重曲线中最大分解速率对应的温度为321.8℃,热稳定性最佳;扭矩峰值和平衡扭矩分别为47.23 N·m和10.86 N·m,流变加工性能下降。     

纳米Al2O3改性树脂基复合材料及体育应用性能

针对传统树脂基复合材料力学性能差,抗冲击性低等问题,以纳米Al₂O₃、CFF和PA6为原料,采用传统叠层模压的方式,制备一种体育器材用的层压板,并对制备层压板的力学性能和最佳工艺进行了探讨。结果表明,在模压温度230℃,热压压力3MPa,保压时间15min的条件下,制备的层压板力学性能最佳,其弯曲强度、层间剪切强度和缺口冲击强度分别达到250.3MPa、87.1MPa和56.1MPa;在加入6%（wt）的纳米Al₂O₃后,层压板弯曲强度和垂直于纤维铺层方向的冲击强度分别在最佳力学性能基础上达到387.6MPa和80.3MPa。     

PET/EG/TiO2阻燃材料的制备及性能

为改善聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的阻燃性能,以膨胀石墨(EG)为载体、钛酸丁酯为钛源,采用水热合成方法制备EG/TiO₂复合阻燃剂,研究了复合阻燃剂对PET结晶性能、力学性能和阻燃性能的影响。实验结果表明,EG和TiO₂的质量比为2:1,EG/TiO₂复合阻燃剂是PET结晶过程中的异相成核剂,添加后,显著改善了PET的力学性能和阻燃性能。当EG/TiO₂复合阻燃剂的添加量从0增大至5%时,PET的结晶温度从186.35℃增大至194.50℃,半结晶时间从10.14 min下降至2.85 min,拉伸强度从46.4 MPa增大至57.8 MPa,弹性模量从765.3 MPa增大至1 320.4 MPa,断裂伸长率从5.8%增大至7.6%,极限氧指数从20.4%增大至32.8%,PET从易燃材料转化为难燃材料,并且,阻燃等级从无阻燃等级提高至V-0级。     

尼龙6/硼酸镁晶须复合材料的制备与研究

使用自制的硼酸酯偶联剂BE-1和BE-2在硼酸镁晶须表面引发聚合形成有机涂层,用改性后的硼酸镁晶须制备尼龙6/硼酸镁晶须复合材料并对其性能进行了研究。结果表明:随着硼酸镁晶须含量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度及热变形温度出现了先增加后降低的趋势,当硼酸镁晶须在复合材料基体中的含量为30%时,复合材料的力学性能最佳,BE-1改性的尼龙6/硼酸镁晶须复合材料拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、热变形温度分别比未改性的尼龙6/硼酸镁晶须复合材料提高了14.47%、13.72%、29.73%和7.19%;BE-2改性的尼龙6/硼酸镁晶须复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、热变形温度分别比未改性的尼龙6/硼酸镁晶须复合材料提高了23.37%、22.54%、37.84%和10.78%。     

有机改性金红石型纳米TiO2对聚乙醇酸抗光老化性能的研究

用硅烷偶联剂（A-172）对金红石型纳米TiO₂进行有机表面改性,采用红外光谱（FTIR）、透射电镜（TEM）对改性结果进行了表征。红外光谱表明,A-172以化学键的方式结合在纳米TiO₂表面;透射电镜照片表明,改性后的纳米TiO₂表现出较强疏水性。将改性后的纳米TiO₂作为紫外线屏蔽剂添加到聚乙醇酸（PGA）中,分别制备了TiO₂质量分数为0.5%、1%、1.5%和2%的复合材料,并采用氙灯气候试验机对纯PGA和PGA/纳米TiO₂复合材料进行加速老化对比试验。实验结果表明,改性后的纳米TiO₂在PGA材料中具有良好的分散性,使PGA具有更宽的紫外吸收范围和更强的紫外吸收峰,其中,当添加质量分数为1.5%时改性效果最佳,经过800h加速老化后,复合材料黄色指数只增加4.1,拉伸强度和缺口冲击强度保持率为56.34%和65.15%,分别比纯PGA提高了42.29%和37.21%,重均分子量和数均分子量保持率也分别提高了33.64%和33.99%。     

纳米SiO2/桐油基环氧树脂复合材料的制备及性能

通过制备环氧化桐油酸甲酯,并将其与E51环氧树脂共混,得到桐油基环氧树脂。再用硅烷偶联剂KH-570改性纳米SiO₂,并以不同的质量比添加到桐油基环氧树脂中,探究不同纳米SiO₂含量在力学性能、接触角以及耐磨损性能上对桐油基环氧树脂复合材料的影响。结果表明：质量比为6%的纳米SiO₂的桐油基环氧树脂复合材料的拉伸和冲击强度都得到了提高,冲击强度较未加入纳米SiO₂提高了53.3%,水接触角也从93.3°提高到104.76°,并且添加纳米SiO₂之后复合材料的耐磨损性能也随之增强。     

环氧树脂/纳米SiO_2复合材料的制备

制备了环氧树脂(EP)/纳米SiO2复合材料,研究了纳米SiO2用量对复合材料结构和力学性能的影响,采用扫描电子显微镜观察了复合材料的断面形貌,分析了纳米SiO2的增韧机理。添加适量的纳米SiO2可显著提高EP的力学性能,添加6 phr纳米SiO2时,EP/纳米SiO2复合材料的力学性能最佳,拉伸剪切强度、弯曲强度、悬臂梁缺口冲击强度分别为13.8 MPa,86.1 MPa,11.6 kJ/m2;适量的纳米SiO2能改善EP的内部结构,具有明显的增韧补强作用。     

POE-g-MAH对PA66/纳米TiO_2复合材料力学性能及相容性的影响

采用熔融共混法制备了尼龙(PA)66/马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)/纳米TiO2复合材料,通过万能材料试验机、冲击试验机、熔体流动速率(MFR)测试仪等研究了POE-g-MAH对复合材料力学性能及MFR的影响,利用Molau实验和FSEM考察了POE-g-MAH与PA66的相容性。结果显示,POE-g-MAH与PA66基体有很好的相容性;随着POE-g-MAH用量的增加,PA66/POE-g-MAH/纳米TiO2复合材料的缺口冲击强度逐渐增加,拉伸强度、弯曲强度、拉伸弹性模量及MFR逐渐降低;当POE-g-MAH质量分数为12%时,复合材料的综合性能最佳,缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、拉伸弹性模量和MFR分别为20.89kJ/m2,41.15MPa,64.2MPa,1428.15MPa和19.2g/(10min)。     

纳米ZnO填充改性无规共聚聚丙烯的性能

为获得抗菌性无规共聚聚丙烯(PPR)复合材料,分别采用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂对纳米ZnO (Si-ZnO和Ti-ZnO)进行表面处理,并填充制备了PPR复合材料。对比研究了未处理的纳米ZnO和偶联剂表面处理的纳米ZnO填充PPR复合材料的力学性能、抗菌性能和结晶性能。结果表明:4%Si-ZnO和Ti-ZnO填充PPR的冲击强度为14. 2和13. 8 k J/m~2,而4%未改性纳米ZnO填充PPR的冲击强度仅为10. 8 k J/m~2。4%Ti-ZnO填充PPR制备的复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率达到94. 2%和88%,而等含量纳米ZnO填充PPR复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率仅为87%和51. 9%。改性和未改性纳米ZnO对PPR均具有异相成核作用,提高了PPR的结晶温度,但对PPR的熔融行为影响较小。