热致性液晶/氧化石墨烯/酚醛树脂复合材料的力学性能与摩擦性能研究

将酰氯化后的氧化石墨烯与热致性液晶聚合物经溶液混合法制备热致性液晶聚合物/氧化石墨烯(TLCP/GO)混杂材料;通过辊炼、挤出、模压成型工艺制备热致性液晶聚合物/氧化石墨烯/酚醛树脂(TLCP/GO/PF)复合材料,研究TLCP/GO混杂材料含量对酚醛树脂复合材料的力学、动态力学及摩擦性能的影响。结果表明:添加量为0.5%时复合材料的弯曲强度及弯曲模量分别提高了26%及11%;添加量为0.5%时,复合材料初始储能模量提高了31.5%,同时,混杂材料的加入一定程度上改善了复合材料的摩擦磨损性能,其中混杂材料添加量为0.5%时,复合材料的摩擦系数在0.39~0.28之间,250℃时,复合材料的磨损率为0.39×10-7cm3/N·m,比纯酚醛复合材料降低48.7%,表明TLCP与GO具有协同增强作用。     

GO/TLCP/PF混杂复合材料的热性能和动态力学性能

采用熔融挤出法将热致性液晶聚合物(TLCP)与酚醛树脂(PF)熔融挤出,分别加入氧化石墨烯(GO)、KH550改性GO(KH550-GO)、KH560改性GO(KH560-GO),制备出GO/TLCP/PF混杂复合材料,研究GO的加入对GO/TLCP/PF混杂复合材料的热性能、力学性能、动态力学性能、蠕变和应力松弛的影响。结果表明:GO的加入可提高GO/TLCP/PF混杂复合材料的热性能、力学性能以及动态力学性能;仅加入1%KH560改性的GO,GO/TLCP/PF混杂复合材料的冲击强度比PF复合材料提高了25.6%,储能模量提高了28.1%,蠕变和应力松弛性能也得到改善。其原因是,GO与TLCP具有一定的协同增强效应。     

剑麻纤维/酚醛树脂复合材料的动态力学性能、力学性能和热性能

采用碱处理方法对剑麻纤维(SF)进行处理、细化,通过模压成型制备剑麻纤维/酚醛树脂(SF/PF)复合材料.采用动态力学(DMA)、力学性能、热膨胀性能等测定研究了剑麻纤维的加入量对复合材料的动态力学性能、冲击强度、弯曲强度、弯曲模量、比强度、比模量、耐磨性能、热膨胀性能的影响,用扫描电镜(SEM)观察了材料冲击断面和磨损面的形态.结果表明,制得的SF/PF复合材料的α转变温度提高,贮存模量提高,材料的力学性能和耐磨性得到显著改善,加入SF的复合材料的冲击断裂面出现明显的纤维拔出形态,材料的磨损面呈现粘着磨损特征形态.     

剑麻纤维/纳米酚醛树脂复合材料的动态力学性能和热性能

分别采用碱、硅烷偶联剂(KH-550)对剑麻纤维(SF)进行表面处理,选用无机纳米SiO2改性的酚醛树脂(PF)作为基体树脂,通过模压成型工艺制备剑麻纤维/纳米酚醛树脂复合材料。分别采用动态力学分析(DMA)、热重分析(TG)研究纳米SiO2的加入及剑麻纤维处理方式对SF/PF复合材料动态力学、蠕变、应力松弛性和热性能的影响。结果表明,与未添加纳米SiO2的SF/PF复合材料相比,SF/纳米PF复合材料的储能模量达到4783MPa,提高了46.8%;与未改性SF/纳米PF复合材料相比,经过碱处理的SF/纳米PF复合材料玻璃化转变温度(Tg)达到261℃,提高了14℃;热失重研究结果表明,纳米SiO2的加入及剑麻纤维改性均能显著提高SF/PF复合材料的热分解温度。     

剑麻纤维/酚醛树脂原位复合材料耐磨性能研究

为了探讨剑麻纤维对复合材料耐磨性能的影响,采用聚合填充工艺,通过模压成型方式制成剑麻纤维/酚醛树脂(SF/PF)原位复合材料.考察了SF的表面处理方式、用量、长度以及同玻璃纤维(GF)混杂增强与复合材料耐磨性能的关系;用扫描电镜(SEM)对材料磨损的表面形态结构进行了研究.结果表明,SF的用量和长度对材料的耐磨性能有一定影响,合适的用量和长度是得到高耐磨性能复合材料的必要条件,GF与SF混杂后材料的耐磨损性能随着SF用量的增加而增加;SEM揭示了复合材料相应的磨损机理.SF表面处理后复合材料的耐磨性能得到了显著提高.     

剑麻纤维处理方法对SF/PF共混复合材料动态力学性能的影响

分别采用碱、硅烷偶联剂(A-1120)及阻燃剂(硼砂-HCHO-NaHSO3)对剑麻纤维进行表面处理,通过模压成型工艺制备了剑麻纤维/酚醛树脂(SF/PF)共混复合材料。采用动态力学性能测试(DMA)研究了SF表面处理方法对SF/PF共混复合材料动态力学性能、蠕变及应力松弛性能的影响,采用扫描电镜(SEM)观察了SF/PF共混复合材料冲击断面的形态。结果表明,SF经偶联剂处理后,SF/PF共混复合材料的储能模量达到6310MPa,玻璃化转变温度(Tg)达到216℃,其储能模量和Tg分别比未处理复合材料提高2倍和15℃;SF经阻燃剂处理后,SF/PF共混复合材料的蠕变和应力松弛性能得到提高,SEM观察表明,SF表面处理对提高材料的界面粘接性具有一定的作用。     

原位混杂增强热塑性复合材料

提出原位混杂复合材料的结构模型,以聚醚醚酮(PEEK)及聚碳酸酯(PC)为基体进行原位混杂复合.对所得的热致液晶聚合物(TLCP)微纤与宏观纤维混杂增强的TLCP/碳纤维(CF)/PEEK和TLCP/玻璃纤维(GF)/PC原位混杂复合材料的加工流变学、几何学与力学特性进行了研究.     

TLCP种类对TLCP／GF／UP原位混杂复合材料力学和流变性能的影响

自行合成了不同种类的热致性液晶聚合物(TLCP),采用原位复合的方法制备了热致性液晶/玻璃纤维(GF)/不饱和聚酯(UP)原位混杂复合材料,研究了TLCP的种类对TLCP/GF/UP原位混杂复合材料的冲击、弯曲、蠕变、应力松弛、流变等性能的影响.结果表明,热致性液晶聚合物的加入能提高TLCP/GF/UP复合材料的冲击和弯曲性能,其中加入5% LCMC的复合材料的冲击强度达到5.7 kJ/m2,是未改性体系的2.1倍,弯曲强度提高了1.2倍～1.6倍;蠕变和应力松弛研究表明,反应型的热致性液晶聚合物LCMC与不饱和聚酯发生交联,提高了复合材料的固化交联度,从而有效提高了复合材料的抗蠕变和应力松弛性能;液晶聚合物的加入,对复合材料的流变性能也有一定的影响.     

剑麻纤维素微晶/酚醛树脂复合材料的力学性能和摩擦性能

采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)对自行制备的剑麻纤维素微晶(SFCM)进行表面改性,采用双螺杆挤出机对SFCM与酚醛树脂(PF)进行熔融共混,采用模压成型方法制备SFCM/PF复合材料。研究不同SFCM含量的SFCM/PF复合材料的力学、摩擦学性能,并采用扫描电镜(SEM)观察磨损面的形貌。结果表明,SFCM的加入能有效提高复合材料的力学性能和摩擦性能,当SFCM含量为6%时,复合材料的冲击强度提高了55.56%,SFCM含量为4%时,复合材料的弯曲强度提高了31.37%;SEM观察发现,改性后的SFCM为微纤维形态,径向尺寸为10μm;热重分析表明,改性SFCM初始分解温度比剑麻纤维提高了60℃。     

液晶聚氨酯/酚醛树脂共混复合材料的力学性能和摩擦性能

使用自行合成的联苯型液晶聚氨酯(LCPU)与热塑性酚醛树脂(PF)通过原位复合的方法制备了一系列不同LCPU含量的LCPU/PF共混复合材料。研究了不同LCPU含量对LCPU/PF原位复合材料的力学性能,玻璃化转变温度和摩擦性能的影响,采用SEM研究了不同LCPU含量对LCPU/PF复合材料的磨损面及磨损机理的影响。结果表明,LCPU的加入可以显著地改善材料的力学性能,冲击强度提高18.7%、弯曲强度提高37.1%;玻璃化转变温度提高18℃;在摩擦系数几乎不变的情况下可以明显降低材料的磨损体积。     

聚砜基体原位混杂复合材料的梯度结构

通过对注塑样品分层切片的光学与电子显微镜观察,研究了热致液晶聚合物/玻璃纤维/聚砜原位混杂复合材料的形态结构。结果表明,从皮至芯热致液晶聚合物呈梯度分布,即热致液晶聚合物分散相形态从皮层的微纤逐步过滤到芯部的微球,其含量从皮至芯递减。加入聚砜接枝马来酸酐共聚物作为界面相容剂,改善了热致液晶聚合物及玻璃纤维与聚砚基体的界面粘结,也减弱了热致液晶聚合物含量与形态在样品中的梯度分布效应。     

Comparative study of wear performance of particulate and fiber-reinforced nano-ZnO/ultra-high molecular weight polyethylene hybrid composites using response surface methodology

The effects of two types of filler reinforcements i.e. particulate (talc particles) and fiber (Glass Fiber (GF)) as secondary reinforcements in ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE)-based composites on the wear and friction properties were discussed in this paper. These UHMWPE hybrid composites were fabricated by the addition of 10 wt% of talc and glass fiber at a fixed nano-ZnO loading of 10 wt% using a hot compression moulding technique. The wear and friction properties of these hybrid composites were investigated using a pin-on-disc tester with different operating conditions of applied loads, sliding speeds and sliding distances based on response surface Box–Behnken design. Response Surface Methodology (RSM) was applied to model the effects of various variables of applied load, sliding speed and distance on the wear volume loss and average coefficient of friction (COF) of UHMWPE hybrid composites. The mathematical regression models of the wear volume and average COF were derived from the analysis of variance (ANOVA). Optimization of the independent variables to minimize the wear and friction responses of both UHMWPE composites was estimated using RSM. The mathematical models showed that applied load, sliding speed and distance have significant effects on the wear and friction properties of both UHMWPE composites in the tested range of variables. The most significant, in order of the variables that affect the volume loss and friction of UHMWPE composites is load, followed by sliding distance and speed. In addition, the combined effects of load and distance indicate the highest significance on volume loss and average COF for both UHMWPE hybrid composites as compared to other variable interactions. GF/ZnO/UHMWPE exhibited better wear performance compared to talc/ZnO/UHMWPE hybrid composites. The severity of worn surfaces of the GF/ZnO/UHMWPE was less than that of talc/ZnO/UHMWPE. The GF/ZnO/UHMWPE produced transfer films that were more uniform and had better coverage compared to talc/ZnO/UHMWPE.     

AlNP/Al和TiB2P/Al复合材料摩擦磨损性能研究

研究了油润滑条件下两种不同铝基复合材料及其基体合金的摩擦磨损性能,分析了增强体对材料摩擦磨损性能的影响以及相应的磨损机理.结果表明:油润滑条件下,随着摩擦时间的延长,AlNP/Al复合材料的摩擦系数由小变大趋于稳定;而TiB2P/LY12复合材料的摩擦系数却是由大变小趋于稳定,这主要与其摩擦过程中形成凹坑产生润滑油膜有关.由于增强体强度的增加,50%(体积分数,下同)TiB2P/Al复合材料的摩擦系数低于50%AlNP/Al复合材料,且耐磨性优于50%AlNP/LY12复合材料.增强相的加入显著提高了材料的耐磨性,使得复合材料的抗粘着能力明显优于基体合金.     

钛酸钾晶须-玻璃纤维/苯并噁嗪混杂复合材料的摩擦磨损性能

利用六钛酸钾晶须（K₂O·6TiO₂）对苯并噁嗪（BOZ）树脂及玻璃纤维/苯并噁嗪（GF/BOZ）复合材料的摩擦磨损性能进行改性,分析了K₂O·6TiO₂/BOZ复合材料以及K₂O·6TiO₂-GF/BOZ混杂复合材料的摩擦磨损性能以及改性机理。结果表明:因K₂O·6TiO₂的加入,K₂O·6TiO₂/BOZ复合材料以及K₂O·6TiO₂-GF/BOZ混杂复合材料的摩擦系数和比磨损率较纯BOZ树脂和GF/BOZ复合材料的明显降低。K₂O·6TiO₂显著减轻了BOZ树脂和GF/BOZ复合材料的摩擦粘着状况,使摩擦系数降低,同时磨粒磨损情况也大为减轻。GF/BOZ复合材料在摩擦过程中摩擦应力通过率先破坏GF和BOZ树脂的界面,进而诱发破坏GF束内、GF束间和层间BOZ树脂,使得GF/BOZ复合材料的摩擦系数比BOZ树脂降低,但比磨损率较BOZ树脂升高,而K₂O·6TiO₂的加入,使K₂O·6TiO₂-GF/BOZ混杂复合材料的比磨损率有效降低。BOZ树脂、GF/BOZ、K₂O·6TiO₂-GF/BOZ 3种材料的摩擦系数和比磨损率分别为0.34和0.66×10-6 mm3·（N·m）-1,0.19和1.2×10-6 mm3·（N·m）-1,0.09和0.69×10-6 mm3·（N·m）-1。      

三维编织超高分子量聚乙烯纤维-碳纤维混杂增强环氧树脂复合材料摩擦磨损性能

以超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)-碳纤维(CF)三维混杂编织体为增强体,环氧树脂(ER)为基体,通过树脂传递模塑(RTM)工艺制备了三维编织混杂复合材料,研究了其摩擦磨损性能了,并采用混合正压力模型对摩擦系数进行了预测。结果表明,在纤维总体积含量一定的情况下,随着CF体积含量的增加,复合材料的摩擦系数增大,而其比磨损率降低。UH_3D/ER复合材料的磨损机制以粘着磨损为主,CF_3D/ER复合材料则以磨粒磨损为主,混杂复合材料的磨损机制主要取决于CF与UHMWPE纤维的相对含量 ,通过调节UHMWPE纤维和CF的体积比例可实现对复合材料摩擦磨损性能的有效调控。采用的计算模型可较好地预测UH_3D/ER的摩擦系数。     

热处理对Al2O3f+Cf/ZL109混杂复合材料干滑动摩擦磨损性能影响的统计学研究

利用挤压铸造法制备了Al₂O_3f+C_f/ZL109短纤维混杂增强金属基复合材料,并利用统计学方法对比研究了在滑动速度为0.837 m/s、压力为196 N的条件下热处理对该混杂复合材料干摩擦磨损性能的影响。研究结果表明:铸态和热处理态复合材料的磨损率和摩擦系数均服从正态分布,铸态复合材料的磨损率和摩擦系数均值都大于热处理态复合材料,热处理有利于复合材料摩擦磨损性能的提高。铸态复合材料的磨损机制主要为犁沟磨损和层离,热处理后复合材料抗层离的能力增强,磨损机制主要为轻微的犁沟磨损。     

聚丙烯/热致液晶聚合物/玻璃纤维混杂复合材料 Ⅱ: 混杂复合材料的静态及动态力学性能

对具有良好液晶聚合物微纤结构的聚丙烯/热致液晶聚合物/玻璃纤维 (PP/TLCP/GF) 混杂复合材料,使用静态拉伸和动态力学分析 (DMA) 的方法研究了材料的力学性能。拉伸实验结果表明,混杂复合材料的拉伸强度和模量随着PP和TLCP挤出后的牵伸速率增大而上升,并且含有增容剂PP-g-MAH的体系,力学性能更优异。DMA测试结果表明,混杂复合材料的动态模量E'随着体系中玻纤的含量增加而增大;当体系中加入增容剂后,复合材料的刚性得到进一步提高。但无论是否使用了增容剂PP-g-MAH,当体系中玻纤含量高于20%后,模量随玻纤含量增大的趋势变缓。当体系中增强相的含量增加,以及加入增容剂使增强相与基体的界面粘结得到改善后,PP基体的损耗因子 (tanδ) 峰值都有一定的减小。      

剑麻纤维/硅灰石混杂增强摩擦制动材料的性能

选用纳米粒子改性酚醛树脂为基体,以剑麻纤维和硅灰石混杂为增强纤维,制备了无石棉复合摩擦材料。采用D-MS定速摩擦机对样品进行定速试验,利用扫描电镜对磨损表面进行分析,研究了剑麻纤维/硅灰石不同配比对摩擦材料性能的影响。结果表明,当剑麻纤维和硅灰石的配比为1∶2时,该摩擦材料的力学性能较好,摩擦系数稳定在0.40.5之间...