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。     

磷硅元素改性氧化石墨烯的制备及其阻燃改性环氧树脂的应用

通过两步法将含磷基团的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和含硅基团的硅烷偶联剂引入氧化石墨烯(GO)中,制备了磷硅协同改性的氧化石墨烯(KDGO),通过傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、能谱散射谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)分析对其进行表征,并将其添加到环氧树脂(EP)中进行阻燃改性,制备EP基复合材料KDGO/EP.采用热重分析(TGA)、动态热机械分析(DMA)、极限氧指数(LOI)和垂直燃烧测试复合材料的热稳定性、动态热机械性能和阻燃性能.TGA结果表明,质量分数为1%的KDGO能够保持复合材料的热稳定性,同时提高残炭率,与纯EP固化物相比,残炭率提高了10个百分点,解决了目前市场上含DOPO阻燃剂引起固化材料热稳定性下降的问题.DMA数据显示,KDGO中的环氧基能够参与EP的交联固化,使复合材料的动态热机械性能提高,有效改善了由DOPO引起的动态热机械性能下降的问题.LOI和垂直燃烧测试表明磷硅阻燃元素的协同作用有助于提高复合材料的阻燃性能,使LOI值提高到27.1%,燃烧过程无滴落现象,达到了塑料阻燃等级V-0级.     

聚丙烯/云母复合材料热稳定性能研究

热降解是聚合物材料在热加工和使用过程中不可避免的问题,因此提高聚合物材料热稳定性对聚合物材料的应用具有重大意义。本课题以云母作为填料填充至聚丙烯中,研究云母、相容剂、增韧剂等含量对聚丙烯/云母复合材料热稳定性能的影响。研究结果表明将云母加入聚丙烯中可使材料的热变形温度、维卡软化温度增加以及起始分解温度增加,提高材料的热稳定性能,而降低相容剂聚丙烯接枝马来酸酐PP-g-MAH含量、增加增韧剂乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐POE-g-MAH含量会使复合材料的热稳定性能下降。     

纳米二氧化硅增韧改性环氧树脂的性能研究

采用超声分散的方法制备了双酚A型环氧树脂(E-51)/纳米二氧化硅(SiO2)复合材料,通过热重分析(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)研究了材料的耐热性能、断面形态,并测试了其拉伸、弯曲和冲击性能。结果表明,利用超声分散的方法可使纳米SiO2均匀分散于环氧树脂基体中,并能显著改善材料的力学性能和耐热性。当纳米SiO2的含量为3%(质量分数)时,复合材料的力学性能达到最佳,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了40.0%,55.1%和183.1%,且材料仍能保持良好的热稳定性。     

纳米二氧化硅改性环氧树脂复合材料的性能研究

利用硅烷偶联剂对纳米SiO2进行表面改性,进而通过共混法将改性后的纳米SiO2粒子分散到环氧树脂(Epoxy)中,制备了不同纳米SiO2含量的SiO2/EP复合材料.利用IR,SEM和TGA、阻抗分析仪等研究了SiO2添加量对复合材料微观结构、热稳定性和介电性能的影响.结果表明,随着纳米SiO2含量的增加,SiO2/EP复合材料的热稳定性逐渐升高,介电常数和损耗因数则呈先降低后增加趋势;当纳米SiO2含量为4%时,纳米颗粒在复合材料中分散均匀,复合材料的热稳定性好,介电性能最优(当测试频率为1GHz,介电常数为2.86,介电损耗为0.023 53).分析了复合材料热稳定和介电性能变化的微观机理.     

新型含磷阻燃剂阻燃PET热稳定性研究

以2-(二苯基膦酰)-1,4-苯二酚(DPO-HQ)和苯基磷酸二氯酯(MPCP)为原料,合成新型磷系阻燃剂聚苯氧基膦酸(2-(二苯基膦酰)-1,4-苯二酚)酯(PDPMP),FTIR、1 H-NMR、31 P-NMR表征确定了该化合物的分子结构。然后以PDPMP为阻燃剂制备了阻燃PET(FR-PET),极限氧指数(LOI)法考察其阻燃性能;动态热重分析(TGA)研究PET及FR-PET的热稳定性能,选取Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Starink两种动力学方法研究其热降解动力学。结果发现:含磷阻燃剂的加入提高了PET的阻燃性能;初始降解温度提前,FR-PET的活化能低于纯PET;但后期降解阶段活化能增幅明显高于纯PET样品,阻燃剂先于PET分解,生成耐热性较好的炭层,提高了聚酯的热稳定性。     

P（MMA-MA）／OMMT纳米复合材料的制备及表征

通过原位乳液聚合法合成了聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸甲酯)(P(MMA-MA))/有机化蒙脱土(OMMT)纳米复合材料.使用X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)表征了OMMT在P(MMA-MA)/OMMT纳米复合材料中的分散状况;用热失重分析仪(TGA)研究了材料的热稳定性;用裂解色谱-质谱联用仪(PGC-MS)分析了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),聚丙烯酸甲酯(PMA)及P(MMA-MA)热降解机理.分析结果表明:P(MMA-MA)/OMMT纳米复合材料中已经形成了部分插层、部分剥离的结构;P(MMA-MA)/OMMT纳米复合材料的热稳定性随着OMMT加入量的增加而提高,并且当OMMT质量分数为5%时,其耐热性最好.另外,第二单体丙烯酸甲酯(MA)的加入也会增加P(MMA-MA)/OMMT的热稳定性.当甲基丙烯酸甲酯(MMA)与MA的质量比为40∶20时,在失重率为10%的热分解温度比PMMA/OMMT纳米复合材料的高25.3K.     

改性白炭黑与炭黑协同增强天然橡胶复合材料

为了改善填料的分散性,采用离子液体1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑(AMI)改性白炭黑(SiO_2),并制备改性白炭黑/炭黑/天然橡胶复合材料,通过傅里叶红外光谱(FT-IR),扫描电镜(SEM),动态力学分析仪(DMA),热失重分析仪(TGA)等分析方法,研究AMI改性对白炭黑/炭黑/天然橡胶复合材料微观结构、力学性能、动态力学性能的影响。结果表明:经AMI改性后,白炭黑粒子间的相互作用减小,团聚倾向减弱,且与炭黑并用后在橡胶复合材料基体中的分散性改善,弥散效应和界面作用增强,改性复合材料的硫化反应活化能降低,综合力学性能提高。此外,离子液体用量的提高有助于复合材料分子链有序性的增加,使复合材料的热稳定性增强。可见改性白炭黑与炭黑并用对橡胶有很好的补强效果。     

偶联剂对木塑复合材料热稳定性的影响

采用不同偶联剂,用挤出成型法制得了偶联剂含量为3.23%、竹粉含量为48%的2种木塑复合材料（竹粉-聚乙烯复合材料和竹粉-聚丙烯复合材料）,并用热重分析法研究了不同偶联剂对木塑复合材料热稳定性的影响.结果表明,该实验制得的木塑复合材料热失重为双阶失重过程,第一阶段失重主要由竹粉热分解引起;第二阶段失重主要由塑料（PE或PP）分解引起.在制备木塑复合材料时加入MAPE、MAPP或硅烷作为偶联剂,对制得的木塑复合材料的热稳定性没有明显影响,而加入钛酸酯偶联剂使PP基木塑复合材料、HDPE基木塑复合材料的开始失重温度和最大失重速率温度均有所降低.     

有机/无机杂化多元素协同阻燃剂的合成及其阻燃改性环氧树脂的研究

为了提高环氧树脂(EP)的阻燃性能,通过四羟甲基硫酸膦(THPS)与对苯二胺在SiO_2纳米粒子表面反应合成了有机/无机杂化多元素协同阻燃剂SiO_2@聚四(4-氨基苯胺甲基)硫酸膦(SiO_2@TAMPS),并对其结构进行了表征.将SiO_2@TAMPS引入到EP中形成阻燃复合材料,其玻璃化转变温度(Tg)、最大分解温度(Tmax)和残炭率均有明显提升;极限氧指数(LOI)可达30.3%,垂直燃烧等级为V-0级.结果表明,阻燃剂SiO_2@TAMPS增加了残炭的石墨化程度,使炭层在高温下更稳定,并且起到了物理交联点的作用,增强了SiO_2与EP的界面作用,提高了EP的强度和韧性.     

高度可溶性聚酰胺酸齐聚物改性环氧树脂

以二酐单体均苯四甲酸酐与二胺单体4,4′-二氨基-3,3′-二叔丁基-二苯甲烷为原料,在N,N′-二甲基乙酰胺溶剂中合成了以三聚体为主的高度可溶聚酰胺酸齐聚物(PAA-n),将其添加到双酚A型环氧树脂中,以4,4′-二氨基二苯砜作为固化剂,制备得到了复合材料EP/PAAn。采用多种表征方法表明PAA-n与环氧树脂有很好的相容性,所合成的复合材料具有较好的力学性能、热机械性能、热稳定性。当PAA-n质量分数为2%时,冲击强度提高了72.2%,玻璃化转变温度Tg提高了13℃,残炭量增加3%。     

聚苯乙烯改性纤维素纳米晶体对聚甲基丙烯酸甲酯热稳定性的增强作用

采用原子转移自由基聚合(SI-ATRP)在纤维素纳米晶体(CNC)表面接枝聚苯乙烯,并利用傅里叶红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TGA)对改性前后的纤维素纳米晶体的化学结构和热稳定性进行了研究。测试结果表明,聚苯乙烯可成功地接枝到纤维素纳米晶体的表面; 纤维素纳米晶体的热分解温度由150 ℃上升到220 ℃,改性后纤维素纳米晶体的热稳定性得到提高。采用溶液浇铸法制备聚甲基丙烯酸甲酯/纤维素纳米晶体复合材料(PMMA/CNC),并利用TGA、透光率测试对复合材料热稳定性和透光率进行了研究。结果表明,当温度达到350 ℃时,PMMA/CNC的热分解温度比纯PMMA提高了近150 ℃, CNC的加入量为1%时,复合材料的透光率为89%,接近纯PMMA的透光率(91%)。聚苯乙烯改性纤维素纳米晶体可用于在保持PMMA透明性的前提下更好地改善PMMA复合材料的热稳定性。     

化学发泡剂对聚四氟乙烯黏结性能的影响

通过使用不同的化学发泡剂与聚四氟乙烯(PTFE)共混,经冷压烧结制备了发泡PTFE复合材料,采用剪切强度、扫描电镜(SEM)表征了复合材料的黏结性能,用热重分析手段表征了发泡剂与复合材料的热性能。结果表明:使用型号CCR20A偶氮二甲酰胺发泡剂所制备的发泡PTFE复合材料表面泡孔分布均匀、黏结性能最为理想,且添加量为20%(质量分数)时复合材料表面被黏结能力最强,剪切强度值为3.879 MPa,相对于纯PTFE提高了78.16%;发泡剂在复合材料中分解且对复合材料热稳定性影响较小。     

中空玻璃微球改性环氧树脂复合材料的性能研究

通过在环氧树脂E51基体中添加中空玻璃微球（Hollow glass microspheres,HGM）制备出低介电环氧树脂／HGM复合材料。通过扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope,SEM）分析HGM在环氧树脂中的分散情况并研究了HGM及不同含量HGM对环氧树脂复合材料的介电性能、热稳定性、力学强度及吸水率的影响。结果表明：HGM均匀地分散于环氧树脂中;复合材料的介电常数随着HGM含量的增加呈明显的下降趋势,当HGM为33．3％时,材料的介电常数降至了2．65;HGM对环氧树脂的热稳定性影响不大,初始热分解温度最大提高了10℃,玻璃化转变温度下降2-3 ℃;触变剂SiO2的加入有效减少了材料的力学强度的损失;在25℃下,复合材料的吸水率明显降低,但在100℃的沸水中,当HGM质量分数大于10％时,吸水率随着HGM添加量的增加而有所上升。     

不同种类环氧树脂对PA6/CaCl2体系性能的影响

利用熔融挤出法研究了两种不同环氧值的环氧树脂(E20,E06)对PA6/CaCl2复合体系的结晶、力学、耐热性能的影响。结果表明,在相同环氧树脂含量下,PA6/CaCl2/E20复合材料的熔融温度、起始结晶温度、结晶峰温度、结晶度大体上低于PA6/CaCl2/E06复合材料的值,PA6的结晶受限程度也较大。当EP含量为9份时,PA6/CaCl2/E20与PA6/CaCl2/E06复合材料的拉伸强度均达到最大值(92.7,87.0 MPa),与PA6/CaCl2(47.0 MPa)相比提高了97%和85%。当E20,E06含量分别为3份、5份时,PA6/CaCl2/EP复合材料的冲击强度分别达到最大值8.7,8.7 kJ/m2,与PA6/CaCl2(6.0 kJ/m2)相比提高了45%。另外,加入适量E20,E06后,复合材料耐热性能均有显著提高,且热稳定性降幅不大。综合得知,加入适量的环氧值较高的E20可以得到力学性能优良、耐热性能较好的PA6/CaCl2/E20复合材料。     

过氧化环己酮的热稳定性研究

采用绝热加速量热仪(ARC)研究了纯的过氧化环己酮（CYHPO)及其分别与乙二醇、异辛酸、正丁醇、水四种稳定剂混合后的绝热分解过程,得到了绝热分解过程的特性曲线及参数,并计算了反应的活化能。对测试数据进行校正和分析后的结果表明：纯的CYHPO分解温度低,分解速度快,具有很大的热危险性,但是加入某些高沸点溶剂后,CYHPO的热稳定性得到提高,分解过程中的热危险性显著降低。     

液晶聚氨酯/Al2O3/环氧树脂复合材料电性能的研究

采用机械共混及模压成型工艺将Al2O3粉体,液晶聚氨酯(DLCP)与环氧树脂(E-51)共混制备了EP/DLCP/Al2O3复合材料.对复合材料的制备工艺、Al2O3粒子表面修饰以及Al2O3含量对材料热稳定性、导电性能、导热性能及热膨胀进行了研究.结果表明:导热系数、介电常数及热稳定性随Al2O3含量的增加而增大;介电损耗、线膨胀系数随Al2O3含量的增加而减小.同时,液晶聚氨酯(DLCP)网格的存在,可降低材料的内耗,提高材料的玻璃化转变温度(Tg).当DLCP加入量为5wt%时,复合材料的玻璃化转变温度比纯树脂提高了10-30℃,复合材料的电性能得到了增强.     

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%。     

二苯基硅二醇改性环氧树脂耐热性的研究

为改善双酚A型环氧树脂的耐热性,采用二苯基硅二醇单体与环氧树脂E-44直接开环加成聚合的方法.以辛酸亚锡作催化剂、4,4'-二氨基二苯基砜(DDS)为固化剂,研究了反应条件和E-44与二苯基硅二醇的物质的量配比对改性产物耐热性能的影响.通过傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、动态热机械仪(DMTA)、热失重分析仪(TGA)进行分析,得出最佳反应条件是150℃/2h,配比为3:1时,改性环氧树脂的玻璃化转变温度(Tg)为147.45℃,分解温度(Td)达到490.5℃(热失重50%).实验结果表明:二苯基硅二醇改性可以提高环氧树脂的耐热性能.     

甲基环己基次膦酸铝/环氧树脂复合材料的热分解过程分析

采用热失重分析(TG)研究了甲基环己基次膦酸铝/环氧树脂(A(lMHP)/EP)阻燃复合材料的热稳定性,并通过理论计算探讨了热分解过程中组分之间的相互作用,采用红外光谱法(FTIR)对其分解产物进行了分析。研究结果表明:A(lMHP)的存在导致EP的起始分解温度向低温移动,但降低了分解速率,增加了成炭率。FTIR结果表明分解产物富含碳、磷元素。这些含碳和磷的化合物对于提高聚合物的热稳定性具有积极作用。