碳纤维/MC尼龙6原位复合材料的制备与表征

提出一种表面接枝尼龙6的碳纤维/MC尼龙6原位复合材料的制备方法并加以表征.通过对碳纤维表面的-COOH和-OH官能团进行异氰酸酯化并用己内酰胺稳定化,再将碳纤维加入到己内酰胺单体融体中,采用阴离子聚合方法制得表面接枝尼龙6的碳纤维/MC尼龙6原位复合材料.红外和热重分析都表明,碳纤维表面已接枝上异氰酸酯和己内酰胺.热重分析计算得接枝率为2.69%.用DSC研究复合材料的非等温结晶和熔融行为,结果表明碳纤维对基体尼龙6具有异相成核作用,并且结晶速度提高;碳纤维表面接枝的尼龙6在结晶前期对晶体生长有诱导和促进作用,而在结晶后期有位阻作用,使晶体的粒度变小,结晶的完善程度降低.拉伸实验表明,碳纤维/MC尼龙6原位复合材料的拉伸强度与MC尼龙6相近.     

MC尼龙6/纳米ZnO复合材料的非等温结晶行为

采用差示扫描量热法研究了原位聚合反应制备的MC尼龙6/纳米ZnO复合材料的非等温结晶行为,并利用修正Avrami方程的Jeziomy法、Mo法和Kissinger法对其动力学过程进行了分析.结果表明:由于纳米ZnO起到成核剂的作用,使晶核的生成变快,提高了MC尼龙6的结晶温度和成核速率;同时纳米ZnO粒子和MC尼龙6分子链之间存在相互作用力,阻碍了MC尼龙6分子链在结晶过程中的运动,导致结晶活化能提高,晶体生长速度下降,结晶度降低.     

碳纤维表面阴离子接枝尼龙6对尼龙6等温结晶动力学的影响

利用差示扫描量热仪（DSC）研究了碳纤维（CF）表面阴离子接枝尼龙6（PA6）对CF／PA6复合材料中PA6的等温结晶动力学的影响。结果表明：PA6的等温结晶过程主要为成核作用控制；未接枝的CF对PA6结晶起异相成核作用，提高了PA6的结晶速率；表面阴离子接枝尼龙6的CF对PA6结晶仍起异相成核作用，但由于复合材料的界面相互作用提高，同时又会阻碍PA6分子链的迁移运动，导致表面阴离子接枝PA6的CF／PA6复合材料中PA6组分的结晶速度虽比纯PA6大，但比未接枝PA6的CF／尼龙6复合材料小，且结晶度也有所下降。     

高含量CF/PA6复合材料的非等温结晶动力学

采用差示扫描量热仪,研究高含量碳纤维增强尼龙6(CF/PA6)复合材料的非等温结晶行为,应用Je-ziorny法和Liu法对尼龙6(PA6)的非等温结晶动力学过程进行处理.结果表明,高含量碳纤维的引入对基体尼龙6的结晶起到促进的作用,提高其结晶速率,缩短了结晶时间,但对基体尼龙6的成核机理和晶体生长方式没有发生很大的改变.     

AMNS/尼龙6纳米复合材料热学行为

采用熔融共混法制备了氨基丙基三乙氧基硅烷表面修饰纳米二氧化硅(AMNS)/尼龙6复合材料(PAMNS),并采用热重分析及差示扫描量热法对获得PAMNS进行了详细研究.结果表明:AMNS的加入能显著提高尼龙6复合材料的热稳定性能,同时会导致尼龙6的结晶尺寸发生改变,结晶温度降低,但是对尼龙6复合材料的熔融行为则几乎没有影响.含不同氨基浓度的AMNS对复合材料热学性能的影响程度也不同,因此在采用AMNS作为填料时必须考虑其表面氨基浓度的影响.     

掺杂液体石蜡的单体浇铸尼龙复合材料的性能表征

制备一种掺杂液体石蜡的单体浇铸(MC)尼龙复合材料,并研究其结晶形态、力学性能和摩擦磨损性能.结果表明:液体石蜡的引入可限制MC尼龙中α和γ晶型的成核与生长,导致结晶温度和结晶度下降;液体石蜡的加入也可提高复合材料的韧性,并降低其摩擦因数;当所加液体石蜡质量分数为6.0%时,MC尼龙复合材料具有较高的强度和韧性,同时具有较低的摩擦因数和磨损量.     

聚四氟乙烯非等温结晶动力学研究

用差示扫描量热法(DSC)研究了一系列低分子量聚四(?)乙烯(PTFE)的非等温结晶过程,并以A.Jeziorny方法为基础,对其DSC降温结晶曲线进行处理.结果表明,PTFE的开始结晶温度T_0、结晶结束温度T_e.结晶峰温T_D和外推起始结晶温度T_c均随分子量的减小而降低,结晶热△H则随之增大。Avrami指数接近于2,非等温结晶速率常数Z。随分子量减小而减小,动力学结晶能力G_c和最大结晶速率常数K则随分子量的减小而增大。本文以高聚物分子链段运动理论和结晶速率理论为根据,结合PTFE的结构特征以及非等温结晶动力学各参数的表征的物理意义分析解释了上述实验结果。     

熔融共混法尼龙66/CaCO_3复合材料性能研究

通过熔融共混法在双螺杆挤出机上制备了尼龙66/纳米CaCO_3复合材料,采用扫描电镜(SEM)、偏光显微镜(PLM)、热失重(TGA)和差示扫描量热(DSC)的表征方法研究了纳米碳酸钙对尼龙66/纳米CaCO_3复合材料的多晶行为和热性能的影响.结果表明:纳米碳酸钙粒子在尼龙66基体中分散不均,以团聚体的形式存在;纳米碳酸钙具有异相成核作用,能够使球晶的尺寸减小;尼龙66的分解温度为400℃,纳米CaCO_3的添加使分解温度降低.同时,DSC测试表明,材料中的β晶型使材料的熔融温度降低;添加在尼龙66基体中的纳米碳酸钙会导致结晶温度的降低和吸热峰半高宽的增加;冷却速率越大,结晶温度越低,结晶温度范围越宽.     

尼龙1212/聚偏氟乙烯共混物的结晶行为

通过溶液共混法制备尼龙1212/聚偏氟乙烯(PVDF)共混物,采用X线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)研究了尼龙1212/PVDF共混物结构、熔融和结晶行为.研究结果表明:在降温过程中先结晶尼龙1212限制了PVDF的结晶,但是这种限制作用随着尼龙1212质量分数的降低而减弱,这也影响到共混物的熔点和结晶温度.通过Avrami方程和阿累尼乌斯方程对PVDF和共混物(质量比80∶20)的等温结晶行为进行研究,结果表明由于尼龙1212结晶导致了共混物的等温结晶活化能升高,共混物的结晶速率显著降低.     

不同表面改性的纳米SiO_2/MC尼龙6复合材料

采用两种原位表面修饰的纳米SiO2(RNS和DNS)通过原位聚合的方法制备了纳米SiO2/MC尼龙6复合材料,测试了材料的力学性能,RNS和DNS的加入均能使MC尼龙6的力学性能有较大提高,在一定的范围内对复合材料同时具有增强和增韧的作用,RNS的影响要大于DNS;同时通过SEM、TGA等分析手段,考查了纳米SiO2在聚合物基体中的分散情况、热稳定性.结果表明,纳米SiO2粒子在基体中分布均匀,两种纳米SiO2的加入均大大提高了复合材料热稳定性,使MC尼龙6的起始降解温度分别提高10℃和21℃.     

稀土发光聚己内酰胺非等温结晶动力学研究

采用等速降温的方法研究稀土发光PA6的非等温结晶动力学过程中发现，以Jeziorny法和Mo法处理该体系的非等温结晶过程比较理想，而在文中实验范围内，用Ozawa法处理则不太理想。用Jeziomy法分析结果表明：荧光粉质量分数为5％时，荧光粉对聚已内酰胺有明显的加速结晶作用。用Mo法分析结果表明：荧光粉的加入对聚己内酰胺有加速结晶的作用。     

尼龙-6／纳米粒子复合材料制备及其性能研究

利用原位聚合方法制备了尼龙-6／纳米SiO2、尼龙6／纳米TiO2及尼龙6／碳纳米管复合材料;对复合材料的力学性能、软化温度进行测试,并对复合材料进行了IR分析;探讨了改性纳米粒子对复合材料力学性能的影响．结果表明：经钛酸酯偶联剂表面处理的纳米TiO2、经硅烷偶联剂处理的纳米SiO2及混酸处理的碳纳米管都可以在一定程度上提高尼龙6基体的拉伸强度和冲击强度;当复合材料中纳米SiO2质量分数为3％,或纳米TiO2质量分数为3％,或碳纳米管质量分数为1％时,其复合材料有较好的力学性能．     

凹凸棒土改性MC尼龙的研制

为提高MC尼龙的综合性能,通过碱催化阴离子聚合反应制备凹土填充尼龙复合材料。采用扫描电镜对复合材料的微观形貌进行观察,研究改变凹土添加量对聚合反应的影响,并利用DSC测试其热性能。结果表明,经活化偶联处理的凹土与尼龙基体的界面结合良好,凹土的加入提高了复合材料的耐热性能,凹土的最佳投加量为0.5 g,这样制得的复合材料耐热性能最好。     

稀土改性炭纤维填充聚四氟乙烯摩擦学性能

研究了表面改性处理炭纤维填充聚四氟乙烯(CF/PTFE)复合材料的滑动磨损性能,探讨了稀土改性剂对复合材料滑动磨损性能的影响.结果表明:稀土改性剂能够有效地提高炭纤维与聚四氟乙烯基体之间的界面结合力,从而提高CF/PTFE复合材料的滑动磨损性能;当稀土元素在稀土改性剂中的质量分数为0.3%时,CF/PTFE复合材料的滑动磨损性能最佳.     

聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的非等温结晶研究

采用熔融插层法制备了聚丙烯／马来酸酐接枝聚丙烯／蒙脱土（PP／PP－MA／MMT）纳米复合材料，并用差示扫描量热法（DSC）对体系的非等温结晶动力学进行了研究。结果表明，蒙脱土和马来酸酐接枝聚丙烯的加入能够明显促进聚丙烯的结晶，提高聚丙烯的结晶温度及结晶速率，起到了异相成核的作用。     

电泳沉积海藻酸钠/碳纳米管修饰高模碳纤维表面

采用纳米材料增加碳纤维（CF）的表面粗糙度及活性官能团,不仅可以改善CF增强复合材料的界面结合状态,而且不会对CF本体造成损伤,是一种极具发展潜力的新型CF表面改性手段。使用电泳沉积技术（EPD）将碳纳米管（CNTs）沉积在高模CF表面,然后与环氧树脂（EP）复合,制备了单向纤维增强层压板（CF/EP复合材料）。使用万能拉力机测试CF/EP复合材料的层间剪切强度（ILSS）,结果表明,在电压为6 V时制备的CF/EP复合材料的ILSS为58.9 MPa,与未经EPD处理的CF/EP复合材料（ILSS=52.2 MPa）相比提高了12.8%。同时,通过EPD制备了海藻酸钠与CNTs共沉积修饰的高模CF,海藻酸钠的加入增加了CNTs与CF表面的黏附性及氧含量,提高了纤维表面对树脂基体的浸润性。当CNTs的质量浓度为0.3 mg/mL、海藻酸钠的质量浓度为1 mg/mL、EPD电压为8 V时,所制备的CF/EP复合材料的ILSS可达68.3 MPa,与未经EPD处理的CF/EP复合材料相比提高了30.8%。