增韧剂对尼龙6/碳纤维复合材料性能的影响

分别以马来酸酐接枝三元乙丙橡胶（EPDM-g-MAH）、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物（POE-g-MAH）、马来酸酐接枝氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（SEBS-g-MAH）为增韧剂,采用双螺杆挤出机制备了3种增韧改性尼龙6/碳纤维（PA6/CF）复合材料。采用力学性能、扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热分析（DSC）、X射线多晶衍射分析（XRD）等手段对复合材料的界面结构和性能进行研究。结果表明：增韧后,PA6/CF复合材料的力学性能提高,其中,EPDM-g-MAH增韧改性的PA6/CF复合材料（PA6/CF/EPDM）的拉伸强度和冲击强度相对于PA6/CF分别提高了7%和16%,碳纤维与基体间的界面结合力显著增强;同时,增韧改性后的PA6/CF复合材料中的尼龙6的结晶度增加且更易形成稳定的α晶型。另外,与PA6/CF相比,增韧剂的加入略微降低了树脂基体的熔点。     

PVA/HDPE/HDPE-g-MAH共混物的相形貌与动态流变性能

采用熔融共混法制备了聚乙烯醇（PVA）/高密度聚乙烯（HDPE）共混物,引入马来酸酐接枝高密度聚乙烯（HDPE-g-MAH）对体系进行增容。利用SEM、小振幅震荡剪切、溶剂提取、拉伸测试考察组成和增容剂含量对共混物相形貌、动态流变性质、相连续性和力学性能的影响。结果表明,当HDPE质量分数达到20%～30%时,PVA/HDPE/HDPE-g-MAH共混物呈现接近共连续的结构;储能模量-频率图中观察到较为明显的第二平台;PVA相的连续度达到98%;共混物的断裂伸长率由5%显著提高到25%左右。另外,当HDPE-g-MAH的含量增大时,共混物的相界面变得模糊,力学性能也随之提高。     

PBSA-g-MG增容改性热塑性淀粉/PBSA复合材料

以过氧化二异丙苯（DCP）为引发剂,通过熔融接枝将马来酸酐（MA）和甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）接枝到PBSA（聚丁二酸/聚己二酸-co-丁二醇酯）分子链上,制备了PBSA-g-MG增容剂。采用红外光谱和核磁共振氢谱对增容剂的化学结构进行表征,并探究了PBSA-g-MG的添加量对热塑性淀粉（TPS）与PBSA复合材料（TPS/PBSA）的力学性能、微观形貌、动态热机械性能和吸水性能的影响。结果表明,该增容剂可改善纤维增强的TPS/PBSA复合材料的界面相容性,TPS相与PBSA相的T_g相互靠近,TPS/PBSA的力学性能和耐水性提高。添加质量分数8%增容剂的TPS/PBSA复合材料在59%湿度下的力学强度可达19.4 MPa,比未增容的复合材料提高了将近130%。     

碳纤维表面改性对复合材料性能的影响

采用氨基硅烷偶联剂对碳纤维进行表面改性,并以改性前后的碳纤维分别作为增强纤维,以尼龙66（PA66）树脂作为基体制成复合材料。采用X-射线衍射（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、动态机械性能分析（DMA）、力学性能测试等手段对复合材料界面的结构与性能进行了表征。研究了碳纤维表面改性对复合材料性能的影响,结果表明：碳纤维改性后表面活性官能团数增加,O-C=O和C=O的含量分别增加了95.24%和508.45%;碳纤维表面粗糙度增加,且与热塑性PA66树脂之间的结合强度显著增强;同时,改性后复合材料的的力学性能提升,弯曲强度和弯曲模量分别提升了30 MPa和424 MPa,冲击强度提高了6 MPa,储能模量显著增加,玻璃化转变温度提高约5℃。     

醋酸纤维素/PET接枝共聚物的制备及性能

以低数均分子量的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、二醋酸纤维素（CDA）为原料,异孚尔酮二异氰酸酯（IPDI）为接枝剂,二月桂酸二丁基锡（DBTDL）和离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐为催化剂制备得到新型的接枝共聚物CDA-g-PET。对接枝过程进行了优化,研究了催化剂种类与接枝剂用量对接枝过程的影响,利用红外分析和广角X射线衍射分析探究了接枝机理。同时对CDA-g-PET膜进行力学性能测试,探讨了PET的加入量对CDA-g-PET膜力学性能的影响。结果表明：PET通过化学键连接接枝到CDA上,接入的PET降低了CDA的结晶性;采用DBTDL与离子液体作为联合催化剂,接枝时间由7 d缩短至8 h;当接枝剂IPDI的加入量,即n（IPDI）/n（PET）为1.05~1.10时CDA-g-PET无交联;随着PET含量的增加,CDA-g-PET膜与CDA膜相比拉伸强度仅降低6.55%~27.24%,断裂伸长率增加149.89%~177.81%。     

马来酸酐接枝液体异戊橡胶接枝率的测试方法

在锂系液体橡胶(LIR)聚合反应后期加入马来酸酐(MAH)进行接枝反应,制备了马来酸酐接枝液体异戊橡胶(LIR-g-MAH)。采用化学滴定法对比研究了LIR-g-MAH接枝率的测试方法。结果表明,直接滴定法准确度高、重复性好,且当样品用量为1.0~2.0 g,水解试剂为乙醇,滴定碱标准溶液浓度为0.08~0.12 mol/L时,测试条件最优。     

含噁嗪环硅烷偶联剂对石英纤维/含硅芳炔复合材料性能的影响

从石英纤维（QF）、含硅芳炔树脂（PSA）分子结构特点出发,设计并合成了一种含有噁嗪环和端炔的新型硅烷偶联剂（BCA）,并以BCA改善QF/PSA复合材料的界面性能。采用差示扫描量热分析（DSC）、红外光谱分析（FT-IR）、X-射线电子能谱（XPS）及扫描电镜（SEM）等测试手段表征了BCA与QF/PSA复合材料的相互作用和界面改性效果。结果表明：BCA能够分别与PSA和QF形成良好的化学键合,改善复合材料的界面黏结;经w=2.0%的BCA处理后,QF/PSA复合材料的层间剪切强度、弯曲强度分别较未处理前提高了69.1%和68.8%。     

基于植酸改性的羽毛吸附材料的制备及其性能

以含环氧基的羽毛接枝共聚物（Feather-g-PGMA）为原料、植酸（PA）为改性剂,利用环氧基的开环反应,将PA中的磷酸根基团引入到Feather-g-PGMA表面,制得含有高密度磷酸根的羽毛吸附材料。采用红外光谱（FT-IR）、热重分析（TG）和X衍射图谱（XRD）对改性前后的羽毛进行表征。重点研究了羽毛吸附材料的制备过程及其吸附量的主要影响因素。结果表明：PA成功改性了Feather-g-PGMA。当PA体积分数为25%、温度为70 ℃、时间为4 h时,改性条件最佳。制备的羽毛吸附材料与Pb²⁺之间可产生配位作用,对Pb²⁺有强吸附力,吸附容量可达54.4 mg/g。与羽毛相比,热稳定性下降;与Feather-g-PGMA相比,热稳定性增强。     

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80 mm的碳纤维用三角针刺成毡后,以MPP改性的聚丙烯(w_MPP=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16.6 GPa,弯曲强度为223.2 MPa,弯曲模量达到12.0 GPa,缺口冲击强度为752.2 J/m。     

硅-丙乳液/天然乳胶共混膜的制备与性能

在丙烯酸丁酯（BA）/苯乙烯（ST）体系中引入硅氧烷3-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷（C1757）,通过乳液聚合法合成了可交联型共聚硅-丙乳液（PBSC）,并采用傅里叶红外光谱仪（FT-IR）对其结构进行表征。利用共混法制备了天然乳胶（NR）/PBSC复合膜,并通过扫描电子显微镜（SEM）、热重分析仪（TG）及差示扫描量热仪（DSC）等仪器对其性能进行测试。结果表明：随着PBSC的加入,改性NR膜表面及内部孔洞数量减少。当w（C1757）=12%和PBSC添加量（质量分数）为12%时,NR/PBSC拉伸强度由14.4 MPa提高到23.3 MPa,热降解特征温度T₀、T_p、T_f分别提升了12.9、3.7、11.5℃。同时改性乳胶膜耐溶剂性能及耐水性能均得到改善,蛋白质溢出量明显降低（低于110 μg/g）。     

等离子接枝处理的CF/PAA复合材料层间剪切强度及其形貌研究

采用等离子技术对碳纤维(CF)进行接枝芳基乙炔(PAA)处理，研究了影响CF／PAA复合材料层间剪切强度(ILSS)的因素。结果表明，经等离子接枝PAA处理后，复合材料的ILSS有了很大提高。SEM显示经接枝处理后CF和PAA树脂之间的界面结合紧密，改善了复合材料的界面结合性能。     

液态氧化法处理超高分子量聚乙烯纤维

用液态氧化法对超高分子量聚乙烯纤维进行了表面处理，研究了处理介质、处理时间对超高分子量聚乙烯／环氧复合材料层间剪切强度的影响，用扫描电子显微镜、ＸＰＳ表面元素分析、毛细浸润法测接触角等方法探讨了纤维表面性能处理前后的变化，以及纤维与树脂的界面结合情况。     

超声协助引发自由基聚合制备聚合物包覆炭黑及其在环氧树脂中的性能表征

在超声和引发剂的共同作用下,采用乳液聚合法引发单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)在炭黑表面原位包覆聚合,常温下1 h内即实现聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的包覆,并对其表面化学组成和分散状态进行表征。结果表明:改性后炭黑表面PMMA的包覆率为5.7%,O、C原子的物质的量之比由改性前的4.2%增加至改性后的7.5%;在超声破碎作用下,炭黑的平均粒径大大减小,在溶剂中的分散稳定性显著提高。将炭黑与环氧树脂复合并表征其性能,结果表明:与未改性炭黑相比,改性后的炭黑在环氧树脂中的团聚倾向减弱,甚至当添加10 phr(phr:每100 g树脂添加1 g)改性炭黑时团聚现象仍不严重;此外,改性炭黑/环氧树脂复合材料的拉伸强度和断裂伸长率都有所提高。     

PVA-SiO2复合物改性棉纤维及其吸油性能

首先以棉纤维为主要原材料,通过一步浸渍将聚乙烯醇-二氧化硅粒子(PVA-SiO₂)复合物涂覆在棉纤维表面;然后对其进行疏水改性,制得一种超疏水吸油材料。通过扫描电子显微镜(SEM)和水接触角(WCA)测试对改性纤维的表面结构及润湿性进行了分析表征。研究了PVA和SiO₂纳米粒子的质量分数对纤维吸油性能的影响,并评价了改性纤维的疏水性、润湿耐受性、吸油速率和重复使用性能。结果表明:棉纤维经过PVA-SiO₂复合物涂覆后具有稳定的超疏水性,吸油量比改性前显著提高,对正己烷、甲苯和氯仿的吸油量分别提高了47%、18.6%和26.2%。     

全氟磺酸-聚偏氟乙烯复合纳米纤维的制备与表征

以全氟磺酸(PFSA)为聚合物主体,加入疏水聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)共混,通过静电纺丝制备了PFSA-PVDF复合纳米纤维。通过电导率、黏度、表面张力、动态光散射、扫描电镜以及差示扫描量热(DSC)等表征手段系统考察了共混体系中聚合物的配比对溶液性质及纤维膜的形态结构和性能的影响。结果表明:PVDF与PFSA之间具有较强烈的相互作用,导致纺丝溶液的黏度增加,从而有效提高溶液的可纺性。随着纺丝液中PVDF的含量提高,复合纤维的直径分布变得均匀。     

二氧化钛纳米管对环氧树脂膨胀阻燃体系的协效阻燃作用

以双酚A型环氧树脂为基体、甲基纳迪克酸酐为固化剂、聚磷酸铵为膨胀阻燃剂、水热法制备的二氧化钛纳米管（TNTs）为阻燃协效剂,共混后交联固化制得了膨胀阻燃型环氧树脂复合材料。采用极限氧指数测试、垂直燃烧实验、扫描电镜和拉曼光谱分析了添加TNTs对环氧树脂膨胀阻燃材料的阻燃成炭协效作用。结果表明：TNTs的引入提高了环氧树脂膨胀阻燃材料的极限氧指数以及垂直燃烧UL-94测试评级。当TNTs质量分数为2%时,膨胀阻燃体系的极限氧指数达到28.4%,UL-94达到V-1级。同时,TNTs延缓了环氧树脂膨胀阻燃材料在高温下的热降解,提升了体系高温热稳定性和成炭性能。TNTs可以作为成炭的网络骨架,并促进高温下生成更多连续致密的炭层结构,且高温煅烧后残留的炭层具有更低的I_D/I_G（拉曼光谱在1 360 cm^-1及1 600 cm^-1处的吸收峰强度比）值,石墨化程度更高,炭层结构更加致密规整。