混杂编织层合复合材料低速冲击性能研究

主要研究三组二维三轴混杂编织层合复合材料在铺层数目相同时,不同混杂编织方式对低速冲击性能的影响,为其在航空航天等领域的应用研究提供一定的设计依据和理论基础。由低速冲击以及三点弯曲实验的对比和分析研究表明,编织纱是玻纤、轴纱是碳纤的二维三轴编织片层合制得的复合材料,冲击后其表面产生裂纹较少、单位厚度吸收能量较低、在厚度方向产生损伤范围较小,冲击后弯曲损伤较小,抗冲击性能较好;通过合适的碳纤/玻纤混杂编织方式可实现正的混杂效应,进而增强其层合复合材料的抗冲击性能。     

石墨烯在聚合物改性中的应用进展

单个片层石墨烯具有独特的二维结构和突出的优异性能,具有巨大的应用潜力。将石墨烯引入聚合物基体制备纳米复合材料可显著提高材料的综合性能,这种新型纳米材料已成为研究的热点。文章概述了石墨烯在聚合物改性的最新应用进展,介绍了原位聚合法、熔融共混法和溶液共混法制备石墨烯复合材料的研究现状。     

熔融插层法制备聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的研究进展

综述了使用熔融插层法制备聚乳酸（PLA）/蒙脱土（MMT）纳米复合材料及其表征与性能的研究进展。研究表明,对MMT进行有机改性,可以增大MMT片层间距,使PLA/MMT形成剥离和插层的结构,同时有效地提高PLA/MMT复合材料的性能。随着MMT含量的增加,MMT片层粒子容易形成团簇,不利于结构分散以及性能提高;由于MMT片层粒子在PLA基体中良好分散,形成剥离/插层的结构,有利于抑制PLA分子链运动,从而提高了PLA的韧性、热稳定性、气体阻透性能;MMT片层粒子作为二维异向成核剂,可以提高复合材料的结晶度和结晶速率;分散的MMT片层粒子形成了一种空间连接结构,大大提高了复合材料的熔体强度,有利于拓宽其加工窗口;同时MMT结构中的末端羟基可以增加复合材料的生物降解速率。     

三元乙丙橡胶/蒙脱土纳米复合材料的制备方法与应用前景

橡胶／蒙脱土纳米复合材料的优异性能使其成为橡胶工业中富有潜力的一类新型材料。笔者综述了三元乙丙橡胶(EPDM)／蒙脱土纳米复合材料的制备方法、性能和工业应用领域等，讨论了蒙脱土片层的表面修饰、插层剂的选择以及复合材料的制备方法对材料性能的影响，并提出了三元乙丙橡胶／蒙脱土纳米复合材料这一新型橡胶材料在轮胎工业上的应用前景。     

二维与三维机织复合材料的力学性能实验研究

通过对超厚三维正交机织复合材料及二维机织层合板分别进行拉伸和压缩实验，研究比较两复合材料刚度和强度特性的差异；研究发现无论是三维机织材料的拉、压，还是二维层合板的拉、压的应力一应变曲线都可近似为直线关系，而且具有脆性破坏的特点；三维复合材料的拉、压强度要高于二维层合板，是由于不同的增强相结构及纤维含量造成；不同的破坏模式对材料强度影响很大。     

二维二轴单向编织铺层复合材料拉伸性能的研究

提出了一种新型的二维二轴单向编织结构,研究了编织角和纤维体积分数的变化对该种结构复合材料拉伸性能的影响,并结合编织结构的特点分析了试样在拉伸破坏过程中的裂纹扩展模式。结果表明,上述编织复合材料的拉伸强度随纤维体积分数的增加而增加,但编织角的小幅度变化对拉伸性能影响较小。受编织结构的影响,试样内部在拉伸载荷作用下形成了两种分布规律的裂缝,层内裂缝沿样品厚度方向延伸,相邻铺层内的裂缝没有构成连续的扩展;层间裂缝沿着层与层的接触面延伸,表现为层间分层效应。二维二轴单向编织铺层复合材料内部裂缝的扩展模式综合表现为由上下铺层逐层向中心铺层扩展。本文的研究结果对于该类结构材料的设计与应用具有一定的指导意义。     

二维蒙脱石纳米片对石蜡的包覆封装及其储热调温性能EI北大核心CSCD

相变储能材料应用于建筑保温领域,以实现温度峰值荷载转移、降低建筑能耗的目的。制备了高度分散的二维蒙脱石纳米片,利用其孔(空)腔表面吸附作用包覆封装储能材料-石蜡形成了薄壳结构。研究了石蜡浓度和十六烷基三甲基溴化铵浓度等对蒙脱石纳米片及其包覆封装效果的影响规律。分析了相变储能复合材料的热存储性能。将相变储能复合材料应用到建筑保温板中,通过对相变储能保温板的力学性能和储热调温性能的测试,表明二维蒙脱石纳米片/石蜡复合相变材料能够在保持保温板力学性能的同时,有效提升其热阻,并能延迟峰值温度的出现,提升了室内居住环境的舒适性。这对新型建筑节能材料的研发和应用具有重要的理论和实践意义。     

GNP和CNT协同增强改性UHMWPE的热性能和力学性能

利用力学性能和热性能优异的纳米石墨烯片(GNP)和碳纳米管(CNT)协同增强改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE),并对UHMWPE复合材料的微观形貌、热稳定性能以及力学性能等进行研究分析。结果表明,二维片层状GNP和一维空心管状CNT的协同作用并未明显改变复合材料的结晶度和熔融过程,但会使材料的热稳定性能得到显著改善,使起始失重温度从338.17℃增大至439.12℃。此外,纳米材料的添加在一定程度上弱化了应变硬化效果,降低了复合材料的拉伸性能,而复合材料的弯曲性能和抗冲击性能得到改善,复合材料的弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度最大分别提高了18.2%、27.0%和26.9%。     

蒙脱土/橡胶纳米复合材料的研究进展

概述了蒙脱土／橡胶纳米复合材料的结构、制备方法及性能，并展望了其应用前景。根据蒙脱土片层的分散情况可将蒙脱土/橡胶纳米复合材料分为普通型、插层型和剥离型；复合材料的制备方法包括单体插层原位聚合法、橡胶溶液插层法、液体橡胶插层法、橡胶乳酸插层法、橡胶熔体插层法及小分子与大分子的结合插层法；复合材料具有良好的加工性能、优异的力学性能及阻隔性能等，广泛用于轮胎内胎、气密层、胶带、胶鞋等制品。     

乙炔炭黑/铁氧体复合材料的阻抗匹配设计及其吸波性能研究

从阻抗匹配设计的角度,用铁氧体、乙炔炭黑(CB)等填充丁腈橡胶(NBR)制备了不同结构的吸波材料,用自由空间法测试了复合材料的吸波性能。结果表明:铁氧体的输入阻抗比CB的小,与自由空间的匹配较好;二层和四层结构的吸波材料明显好于单层结构的吸波材料的性能;二层和四层结构的吸波材料明显好于单层结构的吸波材料的性能,四层结构NBR/CB(100/25)复合材料的最大吸收衰减达到11.4 d B。     

聚合物基导热复合材料的研究进展

阐述了聚合物基导热复合材料的导热机制。综述了国内外导热胶粘剂、导热橡胶和导热塑料等研究进展。介绍了提高复合材料导热性能的途径,并在此基础上,展望了聚合物基导热复合材料的应用前景和未来的发展方向。     

碳纳米管/橡胶复合材料的研究进展

介绍了碳纳米管(C NTs)的预处理方式,主要有纯化处理和表面改性2种方式,概述了CNTs/橡胶复合材料的制备方法,包括机械混炼法、溶液共混法和喷雾干燥法,以及复合材料的物理机械性能、电学性能、热学性能等性能,并根据复合材料的性能缺陷提出今后的研究方向.     

聚丙烯酸酯改性石墨及其对天然橡胶导热性能的影响

采用聚丙烯酸酯改性石墨,然后将其填充到天然橡胶中,研究了改性石墨对复合材料导热性能和力学性能的影响。结果表明,石墨经聚丙烯酸酯改性后降低了自身的聚集作用,同时由于其被包覆,受力时更不易分层滑移;表面粗糙度的提高及有机基团的增多使得石墨与橡胶间的结合作用增强,同时促成了更多导热网链和"桥接"导热通道的形成,从而提高了其填充天然橡胶的热导率和力学性能。石墨在改性时软硬段单体的配比影响其包覆效果,进而影响其填充天然橡胶的导热和力学性能;当石墨与改性单体的质量比为10/1、软硬段单体的质量比接近1/1时,所改性石墨填充天然橡胶的热导率较高,综合力学性能较好。     

碳纤维增强天然橡胶复合材料性能研究

本文主要通过碳纤维添加量的不同来研究碳纤维用量对NR/CF(橡胶/碳纤维)复合材料的力学性能、导电性、导热性、加工性能和动态力学性能的影响。研究结果表明,NR/CF复合材料在添加3phr碳纤维时,力学性能最好。在添加15phr时,橡胶试样体积电阻率比未添加碳纤维的降低了3个数量级。导热系数比未添加碳纤维的试样最高提高21.8%。随着碳纤维添加量增多,试样抗湿滑性能和滚动阻力都有所上升。     

Effect of nanostructures of modified clay–carbon black on physico‐mechanical,electrical, and acoustic properties of elastomer‐based composites

Elastomeric composites based on nitrile rubber (NBR), carbon black (CB), and organically modified nanoclay (NC) were prepared using a laboratory two‐roll mixing mill. Influences of the hybrid filler system (CB+NC) on various properties of NBR compound were analyzed. It was found that the addition of hybrid filler (CB+NC) over only carbon black enhances various properties. It was also found that the addition of nanoclay to the rubber matrix effectively improved key properties. Acoustics and electrical properties were modified with reduced water absorption because of layered clay platelets. The lower volume resistivity of NBR composites reflected better electrical conductivity attributed to the presence of nanoclay leading to effective filler connectivity. X‐ray diffraction and transmission electron microscopy measurements revealed that nanoclays were mostly intercalated and were uniformly dispersed. Use of calcium stearate facilitated dispersion of nanoclay in the rubber matrix which was observed through the formation of nanostructures including “nano” and “halo” units. Time temperature superposition in dynamic mechanical analysis test of the composites indicated lower mechanical loss in the frequency range of interest. The advantages accruing due to overall property enhancement, including lower water absorption, and better electrical and excellent acoustic properties of NBR composites make it suitable as underwater acoustic transparent materials for transducer encapsulation application. POLYM. COMPOS., 37:1786–1796, 2016. © 2014 Society of Plastics Engineers     

一维多壁碳纳米管增强丁基橡胶/聚丙烯热塑性弹性体复合材料的相态结构及热电性能研究

制备一维多壁碳纳米管(MWCNTs)增强丁基橡胶(IIR)/聚丙烯(PP)动态硫化热塑性弹性体(TPV)复合材料,研究IIR/PP用量比(简称橡塑比)对复合材料相态结构、介电性能、导热性能和物理性能的影响。结果表明:复合材料呈现“海-岛”相结构,IIR相以微米级交联颗粒分散在PP相中;MWCNTs主要分散在PP中,随着橡塑比的增大,MWCNTs有少量团聚现象;随着橡塑比的增大,复合材料的交流电导率、介电常数和热导率增大,且橡塑比大于6/4时增速减小;随着橡塑比的减小,复合材料的拉伸强度先增大后减小;当橡塑比为5.5/4.5时,复合材料的物理性能较好。     

原位聚合制备聚甲基丙烯酸甲酯/石墨烯复合材料

采用原位聚合的方法,将石墨烯和甲基丙烯酸(MMA)通过超声共混后引发聚合,制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/石墨烯复合材料。采用原子力显微镜、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪对PMMA/石墨烯的结构和形貌进行了表征,复合材料的拉伸性能和导电率分别采用拉力试验机和四探针金属/半导体电阻率测量仪器测试。结果表明,石墨烯均匀地分散在PMMA中,加入石墨烯后,PMMA的拉伸应变弹性模量、最大拉伸应变得到了大大提高。而且,当石墨烯含量由0增加到1%时,复合材料的电导率由1×10-14 S/cm提高到了8.89×10-2 S/cm,PMMA由原来的绝缘材料改性为导电材料。     

电缆用陶瓷化硅橡胶复合带性能的研究

采用熔融共混法制备了可陶瓷化硅橡胶复合材料,对其进行了拉伸性能、阻燃性能和体积电阻率测试。结果表明:随着助熔剂用量的增加,复合材料的拉伸性能下降,由于引入了更多的杂质离子,复合材料的电导率提升;SiO₂的加入增大了填料网络结构的紧密性,复合材料的弹性形变和拉伸强度增大,载流子的迁移受到了阻碍,材料的体积电阻率提高;多种无机填料的协同作用使复合材料具有较好的阻燃性能,当玻璃粉/SiO₂填充质量份数为40/40时,材料的氧指数最高,热释放速率峰值和烟生成速率峰值最低,火灾危险性较小;EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)与硅橡胶的共混提高了复合材料的刚性和塑性形变,填料的分散状态发生改变,局部堆积的填料充当了杂质离子,导致材料的电阻率降低。     

A novel conductivity composite based on polyaniline/zirconium phenylphosphonate

A novel conductivity composite from polyaniline (PANI) and layered zirconium phenylphosphonate (ZrPP) was carried out through in situ chemical oxidation polymerization by the addition of an appropriate amount of ammonium peroxodisulfate solution, and the relevant structure and properties were investigated. The composites were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, X‐ray diffraction, and scanning electron microscopy. The electrical conductivity was measured by the four‐probe technique. The electrical conductivity of the composites improved with increasing ZrPP loading, and the materials had reasonably good electrical properties, even with 40 wt % loadings of ZrPP in the polymer matrix. The results reveal that π–π interaction was formed in the composites, which enhanced the electrical conductivity of the composites compared to that in neat PANI. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2011     

室温硫化硅橡胶／石墨烯复合材料的制备与性能

采用溶液共混法制备了以石墨烯和氧化石墨为填料的室温硫化硅橡胶复合材料,并对其导电性能和力学性能进行了研究。结果表明,当石墨烯质量分数为3％时,复合材料的拉伸强度提高200％左右;体积电导率提高了9个数量级,复合材料中石墨烯的逾渗阈值为1％。利用原位热还原法处理氧化石墨／硅橡胶复合材料,当处理时间为30min时,其体积电导率提高了3个数量级。