累托石/聚丙烯插层纳米复合材料的制备与性能

采用熔融共混法制备了有机改性累托石 (OREC)粘土 均聚聚丙烯 (PP)纳米复合材料 ,以X 射线衍射分析 (XRD)及透射电子显微镜分析 (TEM)观察了复合材料的相貌结构 ,研究了复合材料的力学性能及热性能 .结果表明 ,OREC在添加份数较少时可与均聚聚丙烯熔融插层形成插层型聚丙烯纳米复合材料 ,该复合材料与纯PP相比 ,具有较高的拉伸强度、断裂伸长率及冲击强度 .在有机粘土添加 2 %时 ,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度最高 ,与纯PP相比 ,2 %添加量的聚丙烯纳米复合材料拉伸强度提高 6 5 7% ,断裂伸长率提高 2 89 3% ,冲击强度提高 14 1% ,10 %失重率时对应的热分解温度提高 50K .     

耐高温端乙炔基聚醚酰亚胺改性含硅芳炔树脂

采用预共聚法,以含硅芳炔树脂(PSA)和端乙炔基聚醚酰亚胺(PEI)为原料,制备了端乙炔基聚醚酰亚胺改性的含硅芳炔(PEI-PSA)树脂及其与T300碳纤维平纹布的复合材料T300/PEI-PSA。通过动态热机械分析(DMA)和X射线能谱仪(EDS)研究了溶剂、溶液浓度、反应温度对预共聚反应的影响,确定了预共聚反应的最佳条件,得到了均匀分散的PEI-PSA树脂。通过红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1 H-NMR)、差示扫描量热(DSC)、热失重(TG)、DMA和EDS等表征了PEI、PEI-PSA树脂及T300/PEI-PSA复合材料的结构和性能。结果表明,当PEI质量分数为20%时,PEI-PSA树脂浇铸体的弯曲强度达44.5 MPa,较PSA树脂浇铸体提高了90.2%;T300/PEI-PSA复合材料的弯曲强度达602.7 MPa,较T300/PSA复合材料的弯曲强度提高了124%。     

聚醚醚酮/含萘聚芳醚酮改性碳纳米管复合材料的制备及性能

制备了一种含萘聚芳醚酮(Nap-PAEK),以其作为表面修饰剂对多壁碳纳米管填料进行了表面包覆.采用包覆后的多壁碳纳米管与聚醚醚酮(PEEK)进行物理共混得到一系列聚醚醚酮/碳纳米管复合材料,并研究其力学性能和热性能.研究结果表明,由于含萘聚芳醚酮与多壁碳纳米管之间存在较强的π-π相互作用,因此较好地改善了多壁碳纳米管在溶液和树脂基体中的分散性.修饰后的多壁碳纳米管在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中的分散量较修饰前提升了10倍,而采用修饰后的多壁碳纳米管制备的聚醚醚酮复合材料,在碳纳米管添加量仅为2%(质量分数)时,复合材料较纯PEEK树脂的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了14. 5%和116. 7%,实现了对聚醚醚酮树脂的同步增强增韧效果,而且复合材料的耐热性能也有较大提升.     

锂瓷石粉或硼砂增强陶瓷化硅橡胶复合材料的制备与性能

以硅橡胶为基体、锂瓷石粉和硼砂为烧结助剂,采用机械共混法,制备了具有陶瓷化防火功能的硅橡胶复合材料。通过力学测试、热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了该材料的结构、力学性能和烧结性能,研究了锂瓷石粉和硼砂对陶瓷硅橡胶复合材料性能的影响。结果表明:通过在体系中添加锂瓷石粉和硼砂,提高了硅橡胶复合材料的力学性能,降低了陶瓷化硅橡胶复合材料的起始分解温度,加快了烧结反应进程。当锂瓷石粉与硅橡胶的质量比为5∶100时,硅橡胶复合材料的综合力学性能最好,拉伸强度、断裂伸长率,撕裂强度分别提高了15.6%、34.8%、2.3%,添加锂瓷石粉的陶瓷复合材料经过烧结,能够形成均匀的陶瓷化整体结构,比添加硼砂的陶瓷化硅橡胶复合材料具有更好的烧结性能。     

星型绿色磷腈阻燃剂的制备及阻燃环氧树脂性能

从分子结构设计出发,以六氯环三磷腈、对羟基苯甲醛、三氯氧磷及新戊二醇等为原料,制备了一种新型阻燃剂六[4-(5,5-二甲基-1,3,2-二氧杂己内磷酰基)苯氧基]环三磷腈(HDDCPPCP),并将其与聚磷酸铵(APP)和多壁碳纳米管(MWCNT)复配,应用于环氧树脂(EP)中,制备了HDDCPPCP/APP/MWCNT/EP阻燃复合材料.利用极限氧指数(LOI)、水平燃烧(UL-94)、锥形量热(CONE)、拉伸、弯曲和冲击等方法研究该阻燃复合材料的燃烧性能、热性能及力学性能.实验结果表明,保持阻燃体系总质量分数为30%,当MWCNT质量分数为2%时,EP2(HDDCPPCP/APP/MWCNT/EP)的各项燃烧参数综合表现较好,其LOI值达到42. 8%,热释放速率峰值(pk-HRR)、热释放速率平均值(av-HRR)、有效燃烧热平均值(av-EHC)及一氧化碳释放率平均值(av-CO)相对EP0分别降低92. 5%,93. 0%,65. 2%和66. 6%,呈现出良好的阻燃、抑烟和抑毒性能; EP2的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度和弯曲模量较好,分别为110. 46 MPa,6. 24%,1259. 99 MPa,377. 72 MPa.     

三明治结构多壁碳纳米管/聚醚醚酮电磁屏蔽复合材料的制备

以聚醚砜(PES)为黏结剂, 多壁碳纳米管(MWCNTs)为芯层, 聚醚醚酮(PEEK)薄膜为皮层, 制备了具有 三明治结构的MWCNTs/PEEK电磁屏蔽复合材料. 研究结果表明, 将适量的黏结剂PES引入到MWCNTs芯 层中, 当芯层层数增加到3层时, 复合材料的平均厚度仅有0.28 mm, 其密度、 拉伸强度、 5%热失重温 度(T_d,5%)、 导电率、 电磁屏蔽值及比电磁屏蔽值分别可以达到1.349 g/cm³, 80 MPa, 581.8 ℃, 2.6 S/cm, 32 dB及115 dB/mm, 是一种质量轻、 厚度薄、 机械性能好且电磁屏蔽性能高的复合材料. 其优异的综合性能主要归因于在三明治结构MWCNTs/PEEK复合材料的制备过程中, 在碳纳米管芯层中引入适量的聚醚砜作为黏结剂可以改善芯层内部碳纳米管之间及芯层与聚醚醚酮皮层之间的界面作用, 有利于芯层及芯层与皮层黏结成一个整体, 从而提高复合材料的机械性能; 同时, 芯层中碳纳米管互相搭接成密集导电网络又可以使得复合材料拥有较高的电磁屏蔽性能.     

硅烷功能化石墨烯/硅树脂纳米复合材料的制备与表征

先用乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)和二甲肼改性并还原氧化石墨烯(GO),制备A-171功能化的石墨烯(FG).研究结果表明A-171与GO上的羟基发生了反应,以共价键连接到了石墨烯的表面;FG能在四氢呋喃中均匀分散并且剥离成厚度约为0.9 nm的单一片层,其干燥后表面呈褶皱状.然后将FG与双组分硅树脂用溶液共混法制备了FG/硅树脂纳米复合材料.运用X射线衍射、扫描电子显微镜、动态热机械分析、拉伸试验等手段分析了复合材料的形态与性能,结果表明,与未处理过的石墨烯相比,FG在复合材料中有更好的分散和更强的界面作用.含0.5 wt%FG的复合材料的拉伸强度较硅树脂提高了87.7%,玻璃化温度提高了23.9℃,失重5%时的温度也提高了20.1℃.     

滑石粉和PLA-g-MAH对聚乳酸结晶性能和熔体强度的改善

采用混沌混炼单螺杆挤出机,制备马来酸酐接枝聚乳酸(PLA-g-MAH),进而制备PLA/滑石粉(5%,10%和20%,质量分数)和PLA/滑石粉(20%)/PLA-g-MAH(5%和10%)复合材料.复合材料样品中滑石粉的分散状态良好,滑石粉含量高达20%时未发生团聚.20%滑石粉和10%PLA-g-MAH使复合材料中PLA的α晶含量明显增加,结晶度提高至31.6%.在175℃下,PLA样品的熔体强度仅为3.6 mN,20%滑石粉明显提高了PLA的熔体强度(11.6 mN),这是由于分散较均匀的片状滑石粉对PLA熔体起增强效应并可提高PLA结晶速率,对PLA结晶有促进效应.与PLA样品对比,PLA/滑石粉(20%)/PLA-g-MAH(5%)复合材料的杨氏模量和冲击强度分别提高了51.7%和16.9%.     

PEEK复合材料的降解动力学

石墨、碳纤维和聚四氟乙烯(PTFE)填充的聚醚醚酮(PEEK)具有自润滑作用,是高性能的复合材料。采用热失重分析仪研究了聚醚醚酮及其复合材料的热降解行为,用Kissinger方法和Ozawa方法计算了复合材料的反应活化能(Ea)。与PEEK相比较,自润滑PEEK复合材料具有更高的降解反应活化能和更低的反应速率常数(K)。     

聚醚醚酮/碳纤维复合材料的界面结构以及结晶形态的研究

本文采用扫描电子显微镜观察经氩等离子刻蚀后PEEK/碳纤维复合材料的界面层结构和PEEK树脂的结晶形态。无论是从熔体还是从橡胶体结晶,PEEK树脂的结晶都是从碳纤维表面诱导开始,最后形成横穿晶体结构。在高碳纤维含量的复合材料中,PEEK的球晶尺寸主要由碳纤维之间的距离控制,受温度的影响较小。在PEEK/碳纤维复合材料的结晶过程中,第一片晶片在碳纤维表面取向生长方式为:晶体的ā轴(厚度方向)平行于维纤径 向。b轴(晶片生长方向)与纤维最小圆截面的切线重合,(?)轴(垂直晶片平面的方向)平行于纤维轴向。由于球晶成核过程是取向生长,因而生成的球晶也按一定的方式取向。