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。     

CNTs添加量对航空航天用EP/CFDSF复合材料性能的影响

研究了在环氧树脂(EP)中同时加入碳纤维双层间隔织物(CFDSF)与碳纳米管(CNTs)来提高EP强度的相关作用机理,探讨CNTs对EP/CFDSF/CNTs电学特性的影响。研究结果表明,随着CNTs含量的不断增加,试样的弯曲强度与冲击强度均发生了先增大后降低的现象,EP/CFDSF复合材料的力学性能明显高于EP材料。当CNTs的添加量为2. 5份时,EP/CFDSF试样的冲击强度和弯曲强度测试值达到最高,依次为18. 1 k J/m~2和146. 5 MPa,比纯EP材料的强度显著提高。不含CNTs时复合材料断面具有平整的微观形貌;添加了2. 5份CNTs的试样断面区域表现为明显的凹凸变化特点。随着CNTs添加量的增加,试样的电阻率明显下降,2. 5份CNTs的两种试样体积电阻率分别为19. 6Ω·cm和14. 8Ω·cm。     

PEEK层间增韧碳纤维环氧树脂基复合材料的性能研究

为了改善碳纤维/环氧树脂(CF/EP)层合板层间断裂韧性较差的问题,采用预浸料层间涂层和模压工艺制备聚醚醚酮(PEEK)层间增韧CF/EP层合板。探究PEEK含量对CF/EP层合板Ⅱ型层间断裂韧性和冲击强度的影响。结果表明:PEEK的加入有效提高CF/EP层合板的Ⅱ型层间断裂韧性和冲击强度。当PEEK含量为2%,层合板的断裂韧性和冲击强度分别达到1 253 J/m²和259 kJ/m²,与纯层合板相比分别提高61.5%和32.8%。实验分析PEEK增韧机理,为研究高附加值复合材料产品提供参考。     

EP/苯酚-苯胺型单环苯并噁嗪树脂共聚体系研究

采用无溶剂法合成了苯酚-苯胺型单环苯并噁嗪树脂(P-a),然后将其与环氧树脂(EP)进行共聚,并采用差示扫描量热(DSC)法对该共聚体系的固化特性进行了研究。结果表明:不同P-a/EP质量比的复合材料体系,其冲击强度由纯EP体系的16.12 kJ/m2分别降至14.51 kJ/m2(质量比10%)、13.90 kJ/m2(质量比30%)和14.15 kJ/m2(质量比50%);纯EP体系的弯曲强度和弯曲模量分别为100.56 MPa和3.46 GPa,而P-a/EP体系的最大弯曲强度和弯曲模量分别为110.26 MPa和3.84 GPa;EP/P-a体系含氮量最高为3.52%,但各组试样均燃尽,说明单纯增加树脂体系的氮含量并不能有效提高其垂直燃烧性能。     

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。     

含不同固化剂的EP/T–ZnOw复合材料的性能

研究加入不同固化剂T31和JA–1后对环氧树脂(EP)/四针状氧化锌晶须(T–ZnOw)复合材料性能的影响。测试了复合材料的拉伸强度、缺口冲击强度、导热性能和介电强度。结果表明,JA–1固化体系的力学性能和介电强度比T31固化体系更优越。当T–ZnOw含量为5份时,加入JA–1及T31固化剂时EP/T–ZnOw复合材料的拉伸强度最大值分别是31.4 MPa和27.6 MPa;加入JA–1固化剂时,当T–ZnOw含量为3份时EP/T–ZnOw复合材料的缺口冲击强度最高达到29.5 kJ/m2,加入T31固化剂的复合材料的缺口冲击强度基本在10 kJ/m2以内;当T–ZnOw含量为5份时加入JA–1和T31固化剂后复合材料的介电强度分别比纯EP增加了116%和106.7%。复合材料中加入T31固化剂后的导热性能要比JA–1固化剂的稍好。     

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。     

碳纳米管对酚醛树脂/碳纤维复合材料力学性能的影响

利用碳纳米管(CNTs)对酚醛树脂(PF)进行改性,研究了CNTs含量对PF/碳纤维(CF)复合材料力学性能的影响。研究表明,CNTs能够明显提高PF/CF复合材料的力学性能,当CNTs的含量为0.5%时,复合材料的弯曲强度达到最大值(891.8MPa),与未加入CNTs时相比提高了168.4MPa,而弯曲弹性模量降低了9.5GPa;当CNTs的含量为1.5%时,复合材料的压缩强度、层间剪切强度、冲击强度均达到最大值,与未加入CNTs时相比,分别提高了10.4%、79.2%、71.9%。     

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。     

环氧树脂/碳纳米管导热复合材料的制备与性能研究

采用先酸化再空气氧化的方法对碳纳米管（CNTs）进行了纯化处理,并制备了2种环氧树脂(EP)/CNTs导热复合材料。研究了不同含量的CNTs及纯化CNTs对复合材料的导热性能、冲击性能及弯曲性能的影响。结果表明,纯化处理后,CNTs表面的催化剂粒子和无定形碳被去除,得到了纯净CNTs;当纯化CNTs含量为1.5 %时(质量分数,下同),材料的冲击强度和弯曲强度最高,分别为24.95 kJ/m2、127.2 MPa;当纯化CNTs含量为1.5 %时,复合材料的热导率可达1.237 W/（m·℃）。     

高流动高模量高抗冲聚丙烯复合材料的制备及性能研究

研究了弹性体（POE）、滑石粉(talc)、乙撑双硬脂酰胺（EBS）的含量对高流动、高模量、高抗冲聚丙烯（PP）复合材料的力学性能、熔体流动速率、结晶温度、热稳定性以及微观断面结构的影响。结果表明,需要25份POE才能使高流动性共聚PP发生完全脆韧转变;通过熔融共混制备PP、POE、talc复合材料（PP/POE/talc）,当复合材料的质量份数比为80∶20∶40时,制得的PP/POE/talc复合材料的熔体流动速率为22.9 g/10 min、弯曲模量为1 887.7 MPa、缺口冲击强度为31.2 kJ/m2;对比纯PP,其弯曲模量提高了102.2 %,缺口冲击强度提高了217.8 %,弯曲强度提高了2.6 %,拉伸强度降低了15.1 %;添加1份EBS能够同时提高PP/POE/talc复合材料的熔体流动速率与缺口冲击强度。     

永丰超白大方解石粉在ABS中的应用

选取3种不同细度的由永丰超白大方解石制成的超细碳酸钙(CC)(CC–1250,CC–2500,CC–6000CC)作为无机填料,以丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料(ABS)为基体,采用双螺杆挤出机制备了ABS/CC复合材料,研究了CC的细度和用量对ABS力学性能、熔体流动速率(MFR)和密度的影响。结果表明,在相同的CC(20份)用量下,细度适中的CC–2500在ABS中的分散性最好,由其制备的ABS复合材料具有最好的综合力学性能和加工流动性以及最小的密度。随CC–2500用量的增加,复合材料的拉伸强度和弯曲强度逐渐减小,MFR先增加后降低,密度逐渐增大,而缺口冲击强度总体呈降低的趋势,但在CC–2500用量为20份时有所回升,基本与CC–2500用量为5份时的数值相当。当CC–2500用量为20份时,复合材料的综合性能最好,拉伸强度、弯曲强度、简支梁和悬臂梁冲击强度分别达到37.25 MPa,54.98 MPa,18.42 k J/m~2和22.87 k J/m~2,MFR为12.33 g/10 min,密度为1.081 g/cm~3。扫描电子显微镜结果显示,即使在用量较高的情况下,CC–2500仍可以均匀地分散在ABS基体中。     

环氧树脂改性MC尼龙的研究

针对单体浇铸尼龙(MC尼龙)缺口冲击强度低的缺点,采用环氧树脂(EP)对其进行改性。结果表明,EP改性MC尼龙的优化配方为已内酰胺100份、EP3份、NaOH 0．4份、甲苯二异氰酸酯1．0份,改性后MC尼龙的缺口冲击强度有明显提高,达30．68kJ／m^2。     

Fabrication of composites with excellent mechanical properties based on cubic boron nitride reinforced with carbon nanotubes

Composites consisting of cubic boron nitride (cBN) as a matrix and carbon nanotubes (CNTs) as reinforcing additives were fabricated by high-temperature and high-pressure sintering (HTHP). Microstructures, mechanical properties, fracture modes and toughening mechanisms of these composites were investigated. Composites exhibited excellent bending strength, wear resistance, and fracture toughness. Fracture toughness of composites reached 7.02 MPa·m^1/2. Comparing to pure cBN matrix, bending strength improved from 475.27 to 600.15 MPa, and wear resistance increased by 43.23%. Such improvements of mechanical properties were mainly attributed to pullout and bridging reinforcements by CNTs. CNTs incorporation also changed fracture mode from inter-to trans-granular.     

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%。     

PA610/PC合金的制备及其力学性能研究

分别选用环氧树脂(EP)及(乙烯/马来酸酐/甲基丙烯酸缩水甘油酯)三元共聚物(EMG)为增容剂,采用熔融挤出法制备了PA610/PC/EP合金和PA610/PC/EMG合金,并研究了这两种合金的力学性能。结果表明,在保持合金其它力学性能基本不变的情况下,当PA610/PC/EP的质量比为75/25/2时,合金的缺口冲击强度比未加入EP时提高了83.7%,比纯PA610提高了84.1%;而且在PA610/PC(75/25)体系中加入EMG增容时,合金的缺口冲击强度也随其含量的增加而明显提高;在加入9份EMC的PA610/PC/EMG体系中再加入2份EP协同增容时,合金的缺口冲击强度比未增容时提高了142.0%。     

PA66/EPDM-g-MAH/CaCO_3复合材料的性能

采用熔融挤出过程中改变螺杆转速和添加引发剂的复合引发方法制备了马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(EPDM-g-MAH),将其单独或与CaCO_3混合后改性聚酰胺66(PA66)。通过滴定分析、红外表征和熔体流动速率(MFR)测定等方法研究了175℃条件下螺杆转速对EPDM-g-MAH的MFR和接枝率的影响。探讨了接枝物和CaCO_3对PA66力学性能、热变形温度的影响。研究结果表明,改变螺杆转速可以有效控制接枝物凝胶含量(1%),提高接枝率和MFR;当接枝物用量为30份时,PA66/EPDM-g-MAH复合材料的简支梁缺口冲击强度为34.24 k J/m2,是纯PA66的3.89倍;当CaCO_3用量小于15份时,两种CaCO_3与EPDM-g-MAH均能够协同增韧PA66,当PA66/EPDM-g-MAH/CaCO_3配比为100/30/10时,加入超细活性重质CaCO_3及纳米CaCO_3的复合材料的简支梁缺口冲击强度均达到最大值,分别为纯PA66的4.35倍和4.10倍,超细活性重质CaCO_3的作用优于纳米CaCO_3。超细活性重质CaCO_3用量为20份时,PA66/EPDM-g-MAH复合材料的弯曲强度、热变形温度及MFR最佳,分别为59.42 MPa、81.6℃及9 g/(10 min)。     

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。     

多晶YAG陶瓷的制备及力学性能

本实验采用共沉淀方法制备YAG微粉 ,Al和Y元素分布均匀 ,在 90 0℃煅烧 2h即可全部转变为YAG粉体 ,无过渡相 .15 0 0℃热压 1h可获得致密烧结体 ,其抗弯强度为 2 45MPa ,断裂韧性为 2 .0MPa·m1 /2 ,晶粒大小为 3～ 6μm ;14 0 0℃放电等离子烧结 5min可获得相对密度为 93 %的烧结体 ,其抗弯强度为 3 4 8MPa,断裂韧性为 2 .1MPa·m1 /2 ,晶粒大小为 1～ 2 μm .