聚乳酸/热塑性淀粉/氮化硼/碳纳米管复合材料的制备与性能研究

通过熔融共混制备聚乳酸/热塑性淀粉/氮化硼/碳纳米管（PLA/TPS/BN/CNT）复合材料,探究BN和CNT对复合材料力学性能、耐热性能和导热性能的影响。结果表明：随着BN含量的提高,复合材料的导热性能和耐热性能提高。加入CNT能够进一步提高复合材料的导热系数、拉伸强度和冲击强度。当加入50份BN和3份CNT,PLA/TPS/BN/CNT复合材料的综合性能良好,拉伸强度、缺口冲击强度和拉伸模量分别达到42.2 MPa、1.84 kJ/m2和402 MPa,导热系数可以达到1.06 W/（m·K）,初始热分解温度提高27.5℃。填充BN和CNT是提高PLA/TPS共混物导热性能的有效方法。     

PA6/EP/LiCl/SiO_2复合材料的结构与性能

采用熔融挤出工艺制备了尼龙(PA)6/环氧树脂(EP)/LiCl/SiO2复合材料。研究了EP的含量对PA6/EP/LiCl/SiO2复合材料的结晶行为、力学及加工性能的影响。研究发现,随着EP含量的增加,复合材料的结晶度降低、结晶不完善程度增大、PA6结晶受限,PA6/EP/LiCl/SiO2复合材料的拉伸强度、缺口冲击强度、弯曲强度总体上表现出先增大后减小的趋势,而熔体流动速率呈先减小后升高的趋势。当EP含量为3份时复合材料的拉伸强度、缺口冲击强度和弯曲强度均达到最大值,分别为94.68 MPa,11.5 kJ/m2和135.36 MPa。     

蒙脱土改性环氧树脂及其复合材料性能研究

以蒙脱土(MMT)作为EP(环氧树脂)的改性剂制备EP/MMT纳米复合材料。考察了MMT含量对EP/MMT体系的凝胶时间、黏度和力学性能等影响。结果表明:MMT的加入明显缩短了EP体系的凝胶时间,并显著缩短了EP体系达到高黏度的时间;当w(MMT)=4%时,EP/MMT纳米复合材料的力学性能相对最好,其浇铸体的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为85 MPa、140 MPa和35 kJ/m2,其复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别为160 MPa和200 MPa。     

EP/CFDSF/CNTs复合材料的力学性能和电学性能

采用浓硝酸和浓硫酸改性碳纳米管(CNTs),然后以环氧树脂(EP)为基体、碳纤维双层间隔织物(CFDSF)为增强体制备了EP/CFDSF/CNTs复合材料,研究了改性CNTs含量对EP/CNTs和EP/CFDSF/CNTs复合材料力学性能及电学性能的影响。结果表明,随改性CNTs含量增加,两种复合材料的弯曲强度和缺口冲击强度均先升高后降低,当改性CNTs的含量为2.5份时,两种复合材料的力学性能最好,EP/CFDSF/CNTs复合材料的弯曲强度和缺口冲击强度分别为145.18 MPa和18 kJ/m~2,分别较EP/CNTs复合材料提高了12.5%和18.4%。随改性CNTs含量增加,两种复合材料的体积电阻率降低,当达到渗滤阈值即改性CNTs的含量为2.5份后下降明显,EP/CNTs复合材料的体积电阻率为25.9Ω·cm,而EP/CFDSF/CNTs复合材料的体积电阻率为20.85Ω·cm。     

聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/环氧树脂/玻璃纤维复合材料的制备及其性能研究

通过双螺杆挤出机制备了聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/环氧树脂/玻璃纤维（PP/PP-g-MAH/EP/GF）复合材料,并研究了PP-g-MAH含量、EP含量及固化剂对复合材料力学性能的影响。结果表明,PP-g-MAH含量为10份,含有固化剂EP的含量为3份时,复合材料的综合力学性能最佳;与不加EP的复合材料相比,其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别提高了41 %、47 %、86 %。扫描电子显微镜分析表明,EP的加入明显改善了GF和PP基体的黏结强度。     

SBS/EP共混体系改性PS

利用不同配比的SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)/EP(环氧树脂)共混体系改性了PS(聚苯乙烯),研究结果表明:当SBS的加入量为15份,EP加入量为3份,DDM(4,4’二氨基二苯基甲烷)为EP质量含量的25%时能使PS的综合性能最佳,此时,改性PS的冲击强度由1.61 kJ/m2提高5.15 kJ/m2,冲击强度提高320%;拉伸强度由44.94 MPa变为46.64 MPa,略有上升。     

纳米SiO_2对环氧树脂胶粘剂的改性机制及应用研究

环氧树脂(EP)具有粘接力强、电绝缘性好、稳定性高和固化收缩率小等优点,但由于纯EP固化后呈三维交联网状结构,导致其内应力大、质脆和抗冲击韧性较差。采用共混法将纳米SiO2(nano-SiO2)加入到EP基体树脂中,制备nano-SiO2/EP复合材料。结果表明:复合材料的剪切强度由16.66 MPa升至18.01 MPa,冲击强度从15.40 kJ/m2升至33.68 kJ/m2,弯曲强度从70.50 MPa升至85.94 MPa,最终nano-SiO2/EP复合材料体系的韧性比不含nano-SiO2体系提高了82.8%。     

环氧树脂/氧化锌晶须/氮化硼导热绝缘复合材料的研究

以环氧树(脂EP)为基体,分别以氧化锌晶(须ZnOw)和ZnOw/氮化硼(BN)混合物为导热填料,制备了EP导热绝缘复合材料。研究了填料含量对复合材料导热性能、电绝缘性能及力学性能的影响,并利用扫描电镜对复合材料的断面形貌进行了观察。结果表明:随着导热填料含量的增大,复合材料的导热系数和介电常数增大,体积电阻率下降,而拉伸强度呈先增大后减小的趋势;在填料含量相同的情况下,EP/ZnOw/BN复合材料比EP/ZnOw复合材料具有更好的导热性能;当填料体积分数为15%时,EP/ZnOw/BN复合材料的热导率为1.06W/(mK)而,EP/ZnOw复合材料的热导率仅为0.98W/(mK)。     

PTW增强POM/TPU复合材料的制备及性能研究

以钛酸钾晶须(PTW)为增强体,采用熔融共混和注射成型法,制备了聚甲醛(POM)/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/PTW复合材料。研究了PTW含量对POM/TPU复合材料力学性能的影响,并借助扫描电子显微镜(SEM)分析了冲击断面形貌。结果表明,TPU的加入有效改善了纯POM的韧性,当TPU含量为10%(质量分数,下同)时,缺口冲击强度是纯POM的2.5倍,但拉伸强度和弯曲强度有所下降;PTW的加入对POM/TPU有较好的增强效果,当PTW含量为15%时,复合材料的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、缺口冲击强度分别为35.91 MPa、24.17%、144.94MPa、12.26GPa、112.1kJ/m2,拉伸模量、弯曲模量、缺口冲击强度与POM/TPU相比分别提高了14.7%、54.2%和9.2%,综合力学性能达到最佳。     

聚醚砜/碳纳米管对环氧树脂的协同增韧

通过同时添加少量聚醚砜(PESU)及碳纳米管(CNTs)对环氧树脂(EP)进行增强增韧改性。首先采用热溶法使PESU完全溶解在EP中,再利用三辊研磨机的机械剪切作用帮助CNTs分散在EP/PESU体系中,制得EP/PESU/CNTs复合材料浇铸体试样。结果表明,CNTs和PESU的加入,在没有牺牲EP热性能的情况下,试样的断裂韧性、缺口冲击强度、弯曲强度、储能模量得到提高;同时其拉伸强度未受到不利影响。当PESU含量为10份,CNTs含量为0.15份时,试样的断裂韧性和缺口冲击强度达到最大值,分别为5.29 MPa·m1/2和212 J/m,相比纯EP提升49.4%和81.2%;CNTs含量为0.1份时,试样弯曲强度达到最大值216 MPa,相比纯EP提升24.1%。通过扫描电子显微镜分析发现,PESU相分离形成的热塑性微球和CNTs在微米和纳米两个尺度上对EP起到了协同增韧的作用。     

短切玻璃纤维增强环氧树脂胶粘剂的耐温性能研究

以短切玻璃纤维作为环氧树脂(EP)的增强剂,并以PA650/T31(聚酰胺650/改性胺类曼尼希型固化剂)作为复合固化剂,制备了综合性能良好的胶粘剂。研究结果表明:复合固化剂可有效改善胶粘剂的性能,当m(EP)∶m(PA650)∶m(T31)=10∶4∶2、常温固化时间为18 h时,胶粘剂的拉伸剪切强度相对最大(15.64 MPa);加入1.2%玻璃纤维的胶粘剂在230℃时的拉伸剪切强度提高了32.06%;玻璃纤维增强EP使得胶粘剂的热分解温度提升至300℃,同时热失重率从63.55%下降至56.09%。     

芳香酸钙刚性粒子增韧聚氯乙烯

选用硬脂酸(HSt)与钛酸酯偶联剂131分别对芳香酸钙(CaT)表面进行处理;观察了处理前后CaT在聚氯乙烯(PVC)中的分散状况与界面结合。研究了CaT对PVC拉伸性能、冲击性能的影响。结果表明,CaT表面未处理,当其含量为4份时,PVC的缺口冲击强度由2.9kJ/m~2提高至3.6kJ/m~2,拉伸强度略有上升;CaT表面经3%HSt处理后,分散性能变好,改性效果明显,当其含量为4份时,PVC的综合性能最好,其拉伸强度由53.5MPa提高至56.0MPa,缺口冲击强度由2.9kJ/m~2上升至3.7kJ/m~2。CaT表面经2%钛酸酯偶联剂131处理后,界面结合性能明显变好,当其含量为6份时,PVC的综合性能最好,其拉伸强度由53.5MPa上升至57.5MPa左右,缺口冲击强度由2.9kJ/m~2上升至4.05kJ/m~2;扫描电子显微镜发现CaT表面处理后,在PVC中分散更加均匀,界面结合得更好,更大程度发挥了刚性粒子增韧效果。     

PA6对高含量玻璃纤维增强PA66/PA6I-6T复合材料性能的影响

采用熔融共混改性技术制备了尼龙66/尼龙6/尼龙6I-6T/玻璃纤维（PA66/PA6/PA6I-6T/GF）复合材料,研究了PA6对复合材料表面状况、力学性能、热学性能等的影响。结果表明：当玻璃纤维含量60份,PA66/PA6用量比为21/5时,复合材料表面光滑,“浮纤”问题得到解决。与不含PA6的复合材料相比,当加入5份PA6时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度从210 MPa和294 MPa下降至205 MPa和291 MPa,而弯曲模量和冲击强度从15.6 GPa和8.4 kJ/m2提高至17.2 GPa和9.9 kJ/m2。加入5份PA6时,复合材料的热变形温度从208℃下降至204℃,而熔融温度从251℃下降至225℃,熔体流动性提高至原来的2.3倍,对应的样品表面光滑。研究表明：在高玻纤含量（60份）时,加入5份PA6能够改善PA66/PA6I-6T/GF复合材料的“浮纤”现象,而且不会影响复合材料的使用性能。     

PE-HD/CF/HGB三元复合材料的制备及力学性能

以高密度聚乙烯(PE-HD)为基体、碳纤维(CF)为增强材料,采用双辊塑炼工艺制备了PE-HD/CF复合材料,力学性能测试结果表明该复合材料的拉伸和弯曲性能随CF含量的增加而增大,但缺口冲击强度逐渐下降。在该复合材料基础上添加空心玻璃微珠(HGB)制得PE-HD/CF/HGB三元复合材料,力学性能测试结果表明当HGB用量为10份且CF用量为15份时,三元复合材料的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度均达到最大,分别为46.98 MPa,45.69 MPa和8.17 kJ/m2,较未加HGB的PE-HD/CF复合材料分别提高了7.19%,4.17%和10.4%。扫描电子显微镜结果表明,HGB主要通过其变形和破坏来吸收冲击能量,从而提高复合材料的韧性。     

组分对PC/PBT/GF三元复合材料的影响

通过双螺杆挤出机制备了聚碳酸酯(PC)/聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)/玻璃纤维(GF)三元复合材料,研究了PC,PBT,GF以及增容剂的含量对复合材料的影响。结果表明,在PC/PBT体系中,当PC∶PBT=7∶3时复合材料可以达到较好的刚韧平衡,拉伸强度为71.6 MPa,缺口冲击强度为10.21 kJ/m~2;在PC/PBT/GF复合材料中GF可以起到异相成核的作用,提高了复合材料的结晶速度,随着GF含量的增加,弯曲强度逐渐增加,拉伸强度先上升后下降,缺口冲击强度先下降后上升;增容剂KH–550,AX8900以及PTW均能改善PC/PBT/GF三元复合材料的相容性,其中AX8900增容效果最佳,从力学性能表明,加入1%的AX8900,PC/PBT/GF复合材料的性能最平衡,弯曲弹性模量和缺口冲击强度分别是没有添加增容剂的1.13倍和2.11倍。     

室温固化环氧树脂胶粘剂的制备及性能研究

以腰果酚、甲醛和三乙烯四胺为原料,采用一步法制备了环氧树脂(EP)用腰果酚醛三乙烯四胺新型固化剂;然后以双酚A型EP为基体树脂、腰果酚醛三乙烯四胺为固化剂和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为增韧改性剂,制备了室温固化EP胶粘剂。研究结果表明:当w(PVB)=10%(相对于EP质量而言)时,胶粘剂的拉伸强度(30.58 MPa)、冲击强度(6.30 kJ/m2)和剪切强度(17.71 MPa)相对最大;此时改性EP胶粘剂的热稳定性相对最好,并且其断裂方式由脆性断裂变为韧性断裂。     

动态固化聚丙烯／马来酸酐接枝聚丙烯／滑石粉／环氧树脂复合材料研究

将动态硫化技术应用于热塑性树脂／填料／热固性树脂复合体系，制备了动态固化聚丙烯(PP)／马来酸酐接枝PP(PP-g-MAH)/滑石粉(Talc)／环氧树脂(EP)复合材料。研究了动态固化PP／PP-g-MAH/Talc／EP复合材料的界面作用、形态结构、力学性能以及热稳定性。实验结果表明：PP／PP-g—MAH的加入，可明显增加PP/Talc复合材料的界面作用。在动态固化PP／PP-g-MAH/Talc／EP复合材料中，PP和Talc两相界面更加模糊，动态固化EP进一步增加了PP和Talc间的界面作用。当EP的用量超过5份时，部分EP呈颗粒状分布在PP基体中。与PP／PP-g-MAH/Talc／EP和PP／PP-MAH-Talc／EP复合材料相比，动态固化PP／PP-g-MAH/Talc／EP复合材料的冲击强度、拉伸强度和弯曲模量均有明显提高。当EP用量超过5份时，复合材料的冲击强度和断裂伸长率明显降低，但拉伸强度和弯曲模量继续增加。热分析表明动态固化PP／PP-g-MAH/Talc／EP复合材料具有较高的热稳定性。     

竹纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能研究

采用硅烷偶联剂对竹纤维进行表面改姓,通过热压成型工艺制备了竹纤维增强环氧树脂(EP)复合材料。研究了竹纤维(BF)的长度、竹纤维含量和CaCO3含量对竹纤维/环氧(BF/EP)复合材料力学性能的影响。结果表明,竹纤维增强环氧复合材料,拉伸和冲击强度得到明显改善;当竹纤维含量为20%时,BF/EP复合材料的力学性能最佳,拉伸和冲击强度分别达到37.64MPa、8.30MPa。     

间苯二胺/低分子聚酰胺协同固化EP胶粘剂的研究

在EP(环氧树脂)/低分子PA(聚酰胺)胶粘剂体系中,通过添加适量的改性液体m-PDA(间苯二胺)固化剂,能明显提高胶粘剂体系的力学性能。研究结果表明:当m(EP)∶m(PA)=10∶5时,胶粘剂的综合力学性能最佳;当固化剂中m(m-PDA)∶m(PA)=31.03∶100时,相应胶粘剂的剪切强度(17.68 MPa)和压缩强度(94.34 MPa)俱佳,其EP/低分子PA/m-PDA固化体系的表观活化能(49.39 kJ/mol)介于EP/PA固化体系(59.11 kJ/mol)和EP/m-PDA固化体系(42.15 kJ/mol)之间。     

复合材料模具用树脂基体的研究

以自制改性咪唑为固化剂,酚醛型EP(环氧树脂)为基体树脂,制备出复合材料模具用中温固化的耐高温EP体系。研究结果表明:当w(改性咪唑)=4%(相对于EP质量而言)时,EP浇铸体的中温(80℃)凝胶时间约为50 min、冲击强度为12.8 kJ/m2、弯曲强度为125 MPa、弯曲模量为3.20 GPa和热变形温度为280℃,具有良好的力学性能和优异的耐高温性能,满足复合材料模具中温固化高温使用的基本要求。