碳纤维增强木粉／聚乙烯复合材料的制备及其力学性能

将短切碳纤维(SCF)与木粉(WF)、高密度聚乙烯(HDPE)塑料和其他添加剂共混、熔融复合后,用模压成型方法制备了短切碳纤维增强木塑(SCF/WF/HDPE)复合材料;将碳布放置于木塑板上下表面,经模压成型制备碳纤维布增强木塑(CFC/WF/HDPE)复合材料。研究了碳纤维用量对碳纤维增强WF/HDPE复合材力学性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)对碳纤维进行表征。结果表明:与纯WF/HDPE复合材相比,碳纤维加入量为10%时,复合材料的力学强度提高幅度最大,拉伸强度和弯曲强度分别提高了8.4%和10.6%;当碳纤维加入量为6%时,复合材料的韧性提高幅度最大,断裂伸长率提高了25.9%,冲击强度提高了24.4%。使用丙酮清洗掉碳纤维表面的上浆剂后,其增强效果比未经过处理的碳纤维略有下降。与短切碳纤维相比,碳布的增强效果更好,与短切碳纤维增强木塑(SCF/WF/HDPE)复合材料相比,碳布平铺在木塑板表面的结构拉伸性能可提高62%,断裂伸长率提高148%,弯曲强度提高71%,冲击强度提高313%。     

钛酸酯偶联剂表面改性煤矸石粉的研究

通过XRD与SEM研究了经钛酸酯偶联剂改性的煤矸石粉的表面性质、微观结构和改性粉体与HDPE的结合情况,通过力学性能实验分析了改性剂对煤矸石粉(CGP)填充高密度聚乙烯(HDPE)复合材料的影响。研究表明:改性后的CGP表面由亲水变成亲油;SEM照片显示改性后CGP与HDPE相容性好;力学性能测试表明改性粉体明显改善了复合材料的力学性能,当填充量为30%时弯曲强度提高了71.7%,拉伸强度提高了19.3%。文章还探讨了钛酸酯偶联剂改性煤矸石粉的机理。     

碳纤维毡增强聚丙烯复合材料的力学性能

将长碳纤维开松针刺成毡,并通过双钢带压机制备了碳纤维毡增强聚丙烯复合材料(CFRPP),考察了碳纤维长度、含量、纤维毡的针刺及针刺类型、基体改性等因素对复合材料力学性能的影响,并对复合材料断面进行了扫描电镜观察以分析CFRPP界面结合情况。结果表明:实验范围内的纤维长度对碳纤维增强复合材料的力学性能基本没有影响;复合材料综合力学性能最佳的碳纤维质量分数约为30%;碳纤维毡经三角形针针刺后复合材料的拉伸性能得到较大幅度提高;相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(MPP)能够改善碳纤维与聚丙烯的界面结合,提高复合材料的力学性能,其最适宜的相容剂MPP的质量分数约为20%;将长度为80mm的碳纤维用三角针刺成毡后,以MPP改性的聚丙烯(wMPP=20%)浸渍制备得到碳纤维质量分数为30%的复合材料,拉伸强度为203.3 MPa,拉伸模量达16.6GPa,弯曲强度为223.2 MPa,弯曲模量达到12.0GPa,缺口冲击强度为752.2J/m。     

偶联剂对HDPE基竹塑复合材料性能的影响

以高密度聚乙烯(HDPE)、竹粉(BF)为原料,马来酸酐接枝聚丙烯(MAH-g-PP)作为偶联剂,通过混炼、平板热压成型制备竹粉/HDPE复合材料,研究了马来酸酐接枝聚丙烯添加量(0、2%、5%、8%)对竹粉/HDPE复合材料吸湿性、吸水性、弯曲强度、拉伸强度以及抗冲击强度等性能的影响。结果表明:MAH-g-PP能显著改善竹粉/HDPE复合材料的吸湿、吸水性能,明显提高复合材料的力学性能; 当MAH-g-PP添加量为5%时,复合材料的吸湿、吸水率最低,静曲强度与弹性模量分别提高68%和30.4%,拉伸强度与抗冲击强度分别增长53.7%和75%; 而当MAH-g-PP添加量为8%时,复合材料的力学性能在一定程度上有所降低。红外光谱(FTIR)分析显示,添加MAH-g-PP后竹粉的游离羟基与马来酸酐之间发生了酯化反应。     

防腐剂预处理玉米秸秆皮/HDPE复合材料 制备及其力学性能研究

将不同防腐剂处理后的玉米秸秆皮(CSF)、高密度聚乙烯(HDPE)塑料和其他添加剂共混,熔融复合后,采用挤出成型制备CSF/HDPE复合材料。考察了玉米秸秆皮添加量、防腐剂种类及其处理浓度对复合材料力学性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)对复合材料进行表征。结果表明:经氨溶铜季铵盐(ACQ)处理后,随ACQ浓度增加,复合材料力学性能逐渐降低; 玉米秸秆纤维质量分数为50%、ACQ质量分数为1%时,玉米秸秆皮/HDPE复合材料的力学性能最佳。经硼酸锌(ZB)处理后,随ZB浓度的增加,复合材料拉伸强度逐渐增强; 弯曲强度、弯曲模量、冲击强度均呈现先增大后减小的趋势; 玉米秸秆纤维质量分数为50%、ZB质量分数为2%时,CSF/HDPE复合材料的力学性能最佳。     

无机纳米粒子对木粉/高密度聚乙烯木塑复合材料热学及力学性能的影响

为了探讨3种无机纳米粒子(纳米碳酸钙(NPCC)、纳米蒙脱土(NMMT)和纳米氧化铝(NAL))对木粉/高密度聚乙烯(HDPE)木塑复合材料热学性能和力学性能的影响,采用模压成型方法制备木粉/HDPE木塑复合材料,利用综合热分析仪和热膨胀系数仪分析了木塑复合材料的热学性能,并测定了其力学性能.结果表明,3种无机纳米粒子对木粉/HDPE木塑复合材料的热学性能和力学性能均有一定影响.其中:添加NPCC可使木粉/HDPE木塑复合材料的线性热膨胀系数降低38.95%,并具有较好的热稳定性,从而在受热过程中的起始热分解温度提高了2.8℃,600℃时的残重率提高了39.1%;同时,添加NPCC的木粉/HDPE木塑复合材料力学性能提高的幅度最大,其拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了32.86%、11.05%和35.32%.     

官能团化聚丙烯对Mg(OH)2/PP力学性能的影响

制备了加有官能团化聚丙烯 (FPP)、接枝单体和原位形成FPP改性Mg(OH) 2 /PP复合材料 ,研究了FPP、接枝单体和原位形成FPP对Mg(OH) 2 /PP复合材料力学性能的影响 ,实验结果表明 ,Mg(OH) 2 使PP力学性能明显降低 ,缺口冲击强度降低比弯曲、拉伸强度更加明显 ,但模量提高。FPP加入有利于复合材料弯曲、拉伸强度提高 ,而且Mg(OH) 2 用量越多 ,效果越明显。接枝单体加入也明显提高复合材料的力学性能 ,尤其高含量Mg(OH) 2 填充复合材料。虽然原位形成FPP改性复合材料的力学性能比仅加有接枝单体的低 ,但随接枝单体用量增加而提高。抗氧剂对原位形成FPP改性复合材料Mg(OH) 2 /PP力学性能影响不大。     

碳纤维增强PVC复合材料的制备工艺和力学性能

研究了用模压成型法制备碳纤维增强PVC(CF/PVC)和二维碳纤维平纹布增强PVC(CB/PVC)复合材料,并与原PVC树脂力学性能进行了测试比较。研究结果表明,CB/PVC复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度提高,但弯曲强度有所下降;CF/PVC复合材料的拉伸强度、缺口冲击强度和弯曲强度都比原PVC树脂增大约10%;结合其力学破坏形貌照片,分析了碳纤维和PVC树脂相容性与其性能之间的关系。     

碳纳米管增强环氧树脂基复合材料的制备及其力学性能

通过对多壁碳纳米管进行表面处理,用超声分散和模具浇注成型法制备了碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料。研究了碳纳米管含量和表面处理对碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能和断面形貌的影响,分析了碳纳米管对环氧树脂的增强机理。结果表明,随着碳纳米管含量的增加,碳纳米管/环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度及模量先增加后减小;当碳纳米管的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别达到最大值69.8MPa、136.9MPa和3.72GPa,比纯环氧树脂提高了33.9%、29.3%和4.8%;当碳纳米管的质量分数为1.5%时,拉伸模量达到最大值2050.5MPa,比纯环氧树脂提高了7.3%。     

环氧树脂/聚醚砜/纳米氧化铝复合材料的力学性能及介电性能

以甲基纳迪克酸酐(MNA)为固化剂,制备了环氧树脂/聚醚砜/纳米氧化铝三元复合材料,并对其力学性能、介电性能以及热稳定性能进行了研究,同时探讨了其性能增强机理。结果表明:当聚醚砜(PES)和纳米氧化铝(nano-Al_2O_3)的质量分数分别为15%和3%时,环氧树脂/15PES/3Al_2O_3复合材料的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度分别达到45.7kJ/m~2、87 MPa和180MPa,与纯环氧树脂相比,均有大幅度的提高。在测试频率为100Hz时,复合材料的介电常数和介电损耗分别为7.7和0.013 5,介电性能较纯环氧树脂也有一定提高。此外,热分解温度比纯环氧树脂的提高了73℃,热稳定性得到提高。     

高岭土表面偶联改性及其对UPR性能的影响

介绍了用A - 15 1与钛酸酯偶联剂处理高岭土的方法 ,研究了处理剂的用量与偶联高岭土的加入量对UPR(不饱和聚酯树脂 )的拉伸强度和模量、弯曲强度和模量以及冲击强度的影响。试验结果表明 :经A - 15 1与钛酸酯处理的高岭土填充UPR的拉伸强度、弯曲强度以及冲击强度都有不同程度的提高。在A - 15 1处理浓度为 1% ,钛酸酯用量为 0 .8% ,偶联高岭土的填充量为 30 %时 ,UPR的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度分别由4 4 .38MPa ,　 72 .6 6MPa ,　 9.6 8kJ/m2 提高到 5 6 .34MPa ,　 98.31MPa ,　 13.2 5kJ/m2 与 4 9.96MPa ,　 89.6 5MPa ,　 14 .5 6kJ/m2 ,增强效果明显。     

蒸汽爆破对芦苇纤维及其木塑复合材料性能的影响

【目的】为了解决湖泊和湿地芦苇无人采收造成资源浪费和二次污染的问题,探究蒸汽爆破后芦苇纤维形态、结构和化学组分的变化,并研究了蒸汽爆破处理及芦苇纤维含量对木塑复合材料性能的影响。【方法】采用蒸汽爆破方法对芦苇进行处理,测定了纤维理化指标; 以高密度聚乙烯(HDPE)为塑料基体添加合适的助剂,采用双螺旋挤压法制备芦苇/HDPE木塑复合材料并测定其力学性能。【结果】与未经爆破处理的芦苇原材料相比,1.2 MPa和1.5 MPa蒸汽爆破处理的芦苇纤维素含量分别提高了19.2%和18.1%, 酸不溶木素分别减少了5.5%和1.0%,综纤维素分别降低了6.1%和12.7%,半纤维素大量降解,可溶性糖含量分别增加了4.51%和7.64%。1.2 MPa蒸汽爆破处理极显著增加了细纤维含量,可以改善纤维质量。同时,蒸汽爆破处理的芦苇/HDPE复合材料的拉伸强度和弯曲强度最大,较未爆破处理的分别提高了22.3%和32.6%,达到国标(GB/T 24137—2009)要求; 纤维质量分数为50%、55%和60%时的芦苇/HDPE木塑复合材料性能均达到国家标准。【结论】利用蒸汽爆破处理芦苇纤维生产木塑复合材料是一种高价值的新型芦苇资源化利用途径。     

聚苯酯对Ekonol/POM复合材料力学性能的影响

用转矩流变仪共混-模压成型方法制备了Ekonol / POM复合材料,在对复合材料的力学性能(含拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、压缩强度和断裂强度)以及显微硬度进行测试的基础上,考察了聚苯酯的含量对于复合材料力学性能的影响.结果表明, Ekonol的最佳含量为20%(质量分数),此时,复合材料的压缩强度比POM提高42.4%,显微硬度提高24.7%.而其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和断裂强度有所降低,但并不妨碍其作为结构零件使用.     

聚丙烯/凹凸棒土复合材料的制备与性能研究

本文以聚丙烯(PP)为基体,分别以凹凸棒土(ATB)有机改性凹凸棒土(ATBf)为无机粒子填充剂,通过熔融共混的方法制备了PP/ATB、PP/ATBf复合材料。对改性ATBf进行了TEM结构表征并讨论和比较了ATB、改性ATBf对PP/ATB、PP/ATBf复合材料的机械性能、流动性能、结晶行为的影响。结果表明PP-g-MAH均匀地吸附在ATB表面,达到了表面改性的效果测试,ATB和ATBf的加入都能使复合材料的拉伸性能和冲击性能大大提高:在ATB含量为1wt%时,PP/AT复合材料的拉伸强度达34MPa,冲击强度达到了2.8kJ/m2;当ATBf的含量达到2wt%时,PP/ATBf复合材料的拉伸强度达到了37.5MPa,冲击强度明达到了3.3kJ/m2。ATB、ATBf的加入,对基材起到了明显的成核作用,降低了复合体系对对结晶温度的依赖性,提高了结晶速率。ATB的加入对复合材料熔融指数的增加不大,而ATBf的加入对提高了复合材料流动性能。     

聚丙烯/纳米二氧化硅复合材料的制备与性能研究

将硅烷偶联剂KH-560接枝到纳米SiO_2表面,用偶氮二异丁腈(AIBN)引发单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)发生自由基聚合包覆纳米SiO_2,通过计算接枝率确定纳米SiO_2改性的最佳工艺条件,并对其进行红外表征.改性后的纳米SiO_2作为填料,通过双辊开炼制备聚丙烯基纳米复合材料,研究了填料添加量对复合材料的力学性能和结晶性能的影响.实验结果表明,纳米SiO_2改性的最佳工艺条件为:引发剂用量为2%,反应物质量比(单体MMA:纳米SiO_2)为2:1,改性时间为5 h;当聚丙烯与填料的质量比为100:3时,复合材料的拉伸强度达到最大值34.19 MPa,缺口冲击强度达到最大值2 kJ·m~(-2),与纯聚丙烯相比,拉伸强度和缺口冲击强度分别提高了25.7%和19.8%。     

阻燃化改性海泡石纤维/LDPE复合材料的制备与性能

采用带有高活性端基的无卤膨胀型阻燃剂(PSPHD)对海泡石纤维(SEP)进行接枝改性,制备了阻燃化海泡石纤维(PSPHD-SEP);通过熔融共混制备了低密度聚乙烯(LDPE)/海泡石纤维阻燃复合材料;通过拉伸试验和冲击试验对LDPE/SEP,LDPE/PSPHD-SEP复合材料进行了力学性能分析;通过氧指数(LOI)以及垂直燃烧(UL-94)对复合材料的阻燃性能进行了研究;利用扫描电镜(SEM)、漫反射-傅里叶变换红外光谱仪(DR-FTIR)对燃烧后的炭层结构和组成进行了表征和分析。结果表明:两组复合材料的拉伸强度和冲击强度随海泡石量的增加呈现先增大后减小的趋势,且在相同添加量条件下,LDPE/PSPHD-SEP体系的拉伸强度和冲击强度更高。阻燃化改性海泡石纤维(PSPHD-SEP)提高了复合材料的阻燃性能,在与聚磷酸铵(APP)、季戊四醇(PER)的复配体系中,当阻燃化改性海泡石纤维添加量达到5%时,复合材料的氧指数达到26.8,垂直燃烧测试达到V-0级。PSPHD促进了炭层与海泡石纤维的交联,形成更加致密的炭层,大幅提高了复合材料燃烧后的残炭量。     

回收聚酯基合金同质复合材料的微结构与性能

由低温固相挤出工艺制备了连续废弃涤纶纺织品/回收聚对苯二甲酸乙二醇酯(r-PET)/高密度聚乙烯(HDPE)同质复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、动态热机械分析仪(DMA)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、毛细管流变仪及万能电子拉力机等对含有不同编织结构的废弃涤纶纺织品复合材料微观结构和性能进行了研究。研究结果表明,线圈结构的废弃涤纶纺织品(F2)对复合材料结构与性能影响最显著。F2明显改善了HDPE在r-PET中的分散性,提高了复合材料的表观黏度、刚性以及热稳定性,并使得复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别提高了13.3%、28%和24%。     

阻燃改性木粉/聚苯乙烯复合装饰材料的性能

以含聚磷酸铵（APP）阻燃剂的木粉增强体制备复合材料。利用热重分析测试、极限氧指数测试、衰减全反射红外光谱分析、力学性能测试研究了阻燃改性复合材料对木粉/聚苯乙烯(PS)复合材料的阻燃性能和力学性能的影响。结果表明：相比未改性的木粉/聚苯乙烯复合材料,用APP改性木粉/聚苯乙烯复合材料改善了木塑复合材料的耐热性和阻燃性。当添加5%-20%APP含量时,最大热损失速率由13.02%·min-1降低到11.63%·min-1,热降解性能提高;成炭率和LOI值提高,阻燃性能增强。但是与未添加APP的复合材料相比,添加20%APP时,抗弯强度由71.3MPa降低到54.2MPa, 降低了24%; 拉伸强度从35.3MPa降低到24.8MPa, 降低了30%,APP的加入使复合材料的力学性能降低。     

氨气冷等离子体预处理聚磷酸铵对稻秸/HDPE复合材料性能的影响

为提升聚磷酸铵(ammonium polyphosphate, APP)在稻秸/HDPE(高密度聚乙烯)复合材料中的相容性,采用氨气冷等离子体对APP进行预处理,研究处理功率(100、200、300 W)和处理时间(1、2、3 min)对稻秸/HDPE复合材料阻燃性能和力学性能的影响。极限氧指数(limited oxygen index, LOI)测试结果表明,APP经过氨气冷等离子体预处理后,稻秸/HDPE复合材料的LOI均高于未处理试样; 当处理功率100 W、处理时间3 min时,LOI达到最大,为30.5%,较未处理时增加了10.9%。力学性能测试与双因素方差分析表明,氨气冷等离子体预处理APP对稻秸/HDPE复合材料的拉伸性能和冲击性能影响不显著,处理功率对稻秸/HDPE复合材料的弯曲强度影响显著。     

碱性钙基膨润土协同卤锑阻燃HDPE的研究

【目的】解决卤锑阻燃高密度聚乙烯(HDPE)复合材料燃烧时发烟量大、熔融滴落严重等问题。【方法】采用自制的碱性钙基膨润土(Ca-MMT)与卤锑阻燃剂复配阻燃HDPE,通过极限氧指数(LOI)、水平燃烧等级、力学性能和热稳定性等测试,研究Ca-MMT和卤锑阻燃剂对HDPE的协同阻燃效应。【结果】HDPE/DBDPE/Sb2O3/Ca-MMT复合材料的LOI由纯HDPE的19.60%提高至32.77%,水平燃烧等级由HB75级提高至HB级,且燃烧时不产生熔滴,具有良好的成炭效应;拉伸强度由13.35MPa提高至23.33MPa,力学性能良好;失重率由纯HDPE的96.17%降至86.50%,热稳定性明显提高。碱性钙基膨润土的最佳添加量为4%。【结论】自制的Ca-MMT与卤锑阻燃剂有较好的协同阻燃作用。