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二次污泥/HDPE复合材料的制备与性能

塑料工业 2023年第6期51卷 153-158页

作者：赵涛蒋军蒋敏梅长彤南京林业大学材料科学与工程学院江苏南京210037 南京林业大学资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210037

利用造纸污泥制备复合材料,对于缓解工业废物处理压力,具有重要意义。以二次污泥(SS)作为增强相,高密度聚乙烯(HDPE)为基体制备了SS/HDPE复合材料,旨在探讨复合材料性能与两项含量比例的关系。结果表明:原料的最佳质量比为30(SS)∶65(HD... 详细信息

利用造纸污泥制备复合材料,对于缓解工业废物处理压力,具有重要意义。以二次污泥(SS)作为增强相,高密度聚乙烯(HDPE)为基体制备了SS/HDPE复合材料,旨在探讨复合材料性能与两项含量比例的关系。结果表明:原料的最佳质量比为30(SS)∶65(HDPE),此时两相能够形成良好的相容界面,有效抑制复合材料在拉伸过程中的应变扩展。复合材料的结晶度、拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量在最佳配比下达到峰值,较纯HDPE材料分别提高了36.31%、11.19%、29.64%和23.13%,但冲击性能下降。逐级提高SS含量,复合材料的储能模量和黏度呈现升高态势。研究可拓展污泥的资源化利用途径,符合绿色环保理念。

关键词：造纸废物塑料复合材料界面相容性能

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碳纤维树脂基复合材料的高性能化

科学通报 2018年第34期63卷 3555-3569页

作者：贾晓龙还献华齐鹏飞隋刚李刚于运花杨小平北京化工大学材料科学与工程学院有机无机复合材料国家重点实验室北京100029

碳纤维及复合材料是关乎国家安全必须自主保障的关键战略材料,而树脂基(含量在35%以上)是碳纤维树脂基复合材料的两大材料基元之一,直接决定着复合材料的服役性能与成型工艺性.北京化工大学先进复合材料研究中心(AdvancedCompositesCent... 详细信息

碳纤维及复合材料是关乎国家安全必须自主保障的关键战略材料,而树脂基(含量在35%以上)是碳纤维树脂基复合材料的两大材料基元之一,直接决定着复合材料的服役性能与成型工艺性.北京化工大学先进复合材料研究中心(AdvancedCompositesCenter,ACC)团队针对碳纤维用高性能树脂基体国产化存在品种缺乏及不成系列等突出问题,面向国家重大战略需求,在解决国家碳纤维树脂基复合材料的"无"和"有"的"顶天立地"方向上开展了一系列基础理论和应用基础研究,推动了国产碳纤维从"能用"向"好用"的质的飞跃,支撑了国内碳纤维树脂基复合材料研究由跟踪仿制的"跟跑"到自主创新的"并跑"的根本转变,取得了一系列重要创新成果.本文简述了ACC团队近10年在碳纤维专用树脂分子结构模拟设计及交联网络调控、碳纤维树脂基复合材料界面相容新机制的探究、碳纤维树脂基复合材料多级增韧增强方法学的构建、碳纤维高性能树脂基体的制备技术发展及碳纤维树脂基复合材料成型工艺的创新及其产品工程等方面的基础研究成果及关键技术突破,并对碳纤维树脂基复合材料高性能化的发展方向进行了展望.

关键词：碳纤维树脂基复合材料树脂基体高性能化分子结构设计界面相容多级增韧增强复合材料成型

基于COF自组装的PBO纤维表面改性及其复合材料界面和透波性能研究

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基于COF自组装的PBO纤维表面改性及其复合材料界面和透波性能研究

作者：张煊北京化工大学

学位级别：硕士

聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维化学惰性的光滑表面,导致其与树脂基体之间具有差的界面相容性和强的界面极化效应,限制了复合材料在透波领域的应用和发展。因此纤维表面改性对于提升复合材料的界面结合和透波性能尤为关键。基于碳纤维π-... 详细信息

聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维化学惰性的光滑表面,导致其与树脂基体之间具有差的界面相容性和强的界面极化效应,限制了复合材料在透波领域的应用和发展。因此纤维表面改性对于提升复合材料的界面结合和透波性能尤为关键。基于碳纤维π-π共轭结构的非共价组装改性,本文提出了以三种不同维度共价有机框架(A-COF、BCOF和M-COF)材料非共价组装改性PBO纤维的方法,开展了不同维度COF材料在PBO纤维表面组装过程和机理研究,以及其构筑的界面相对复合材料界面相容性和低介电性能影响的研究,实现了复合材料界面性能和宽频范围内透波性能的同步增强。(1)通过分子结构设计制备了三种不同维度的COF材料:2D COF(A-COF、B-COF)和3D COF(M-COF),研究了三种COF的物化特性。证明了三种COF均具有较高的比表面积和孔隙率。其中2D COF呈现较强的结晶峰,微观结构呈片层堆积形成的珊瑚状结构;而3D COF的结晶性较差,呈现不规则的纳米颗粒状聚集体。(2)将三种COF通过原位生长的方式组装到Pristine PBO纤维表面,制备了A-COF@PBO-(24h,48h,72h)、B-COF@PBO-(24h,48h,72h)和M-COF@PBO-(24h,48h,72h)纤维。其中组装时间为24 h和48 h的改性纤维用来研究COF在纤维表面生长过程的物化特性和组装机制。与Pristine PBO纤维相比,A-COF@PBO-72h、B-COF@PBO-72h和M-COF@PBO-72h三种纤维表面粗糙度和表面能均得到提升。其中2D COF在纤维表面的组装-生长过程驱动力为π-π作用与共价键作用的协同作用。而3D COF在纤维表面的组装过程驱动力为π-π作用,而生长过程驱动力以共价键作用为主。(3)分别制备了Pristine PBO、A-COF@PBO-72h、B-COF@PBO-72h和M-COF@PBO-72h纤维束丝、单丝和单向复合材料,评价复合材料界面性能和断面的微观形貌,以及在宽频率范围内(1 MHz-20MHz和12.4 GHz-18 GHz)的介电性能。与Pristine PBO纤维复合材料相比,A-COF@PBO-72h、B-COF@PBO-72h和M-COF@PBO-72h纤维复合材料的TFBT和IFSS强度均得到提升,并提出了不同维度COF改性纤维的界面增强机理:2D COF的纳米颗粒通过铆钉作用有效增加了裂纹传播的路径和能量耗散,3D COF纳米颗粒在纤维表面堆积形成的孔结构与树脂基体形成具有强机械啮合作用的交联互锁结构。与Pristine PBO纤维复合材料相比,A-COF@PBO-72h、BCOF@PBO-72h和M-COF@PBO-72h纤维复合材料的透波性能在宽频范围内均得到提升,提出透波增强机理:虽然2D COF存在一定的层间电子流动,但是界面极化效应的减弱和单位体积内极化分子数的减少,实现了复合材料透波性能的提升。

关键词： PBO纤维透波复合材料 COF 非共价组装界面相容低介电

玻璃纤维静电吸附β成核剂增强PP的结构与性能

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塑料工业 2021年第4期49卷 38-41,10页

作者：向星宇蓝滨杨其四川大学高分子科学与工程学院高分子材料工程国家重点实验室四川成都610065

采用静电吸附的方法在玻璃纤维(GF)表面复合β成核剂,研究了改性前后聚丙烯(PP)/GF复合材料的结构与性能,得到了GF增强PP的复合材料。结果表明,静电吸附的方法可以在GF表面成功吸附β成核剂;而β成核剂的存在可诱导PP表面附生结晶,增强P... 详细信息

采用静电吸附的方法在玻璃纤维(GF)表面复合β成核剂,研究了改性前后聚丙烯(PP)/GF复合材料的结构与性能,得到了GF增强PP的复合材料。结果表明,静电吸附的方法可以在GF表面成功吸附β成核剂;而β成核剂的存在可诱导PP表面附生结晶,增强PP与GF的界面黏结力,显著提高PP/GF复合材料的力学性能,尤其是材料的冲击强度。相比于未改性的PP/GF复合材料,采用静电吸附法制备的PP/GF@β复合材料拉伸强度提高了7.9%,悬臂梁缺口冲击强度提高了37.8%。

关键词：聚丙烯 β成核剂玻璃纤维静电吸附界面相容

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纳米纤维素表面聚丙烯酸丁酯原位修饰

北京林业大学学报 2019年第10期41卷 137-146页

作者：王璇贾园宋立美西安文理学院化学工程学院

【目的】由于强亲水的纳米纤维素与有机高分子材料之间的界面相容性差,使其作为一种有前景的增强剂应用受到限制。采用丙烯酸丁酯(BA)对纳米纤维素(CNF)表面进行原位乳液接枝聚合改性可以提高纳米纤维素与聚乳酸等高分子材料的相容性。... 详细信息

【目的】由于强亲水的纳米纤维素与有机高分子材料之间的界面相容性差,使其作为一种有前景的增强剂应用受到限制。采用丙烯酸丁酯(BA)对纳米纤维素(CNF)表面进行原位乳液接枝聚合改性可以提高纳米纤维素与聚乳酸等高分子材料的相容性。【方法】本研究优化了纳米纤维素表面接枝聚丙烯酸丁酯(PBA)链接枝率的影响条件,并利用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射光谱(XRD)、透射电镜(TEM)、热重(TG)、X射线光电子能谱(XPS)以及扫描电子显微镜-能量散射X射线微区(SEM-EDS)分析等手段对聚丙烯酸丁酯修饰前后的纳米纤维素进行了表征,利用扫描电子显微镜对改性纳米纤维素与聚乳酸基体的相容性进行了分析。【结果】改性纳米纤维素(PBA-g-CNF)在1 734 cm-1出现了典型的羰基红外吸收;改性纳米纤维素的结晶度指数为48%,较纳米纤维素的61%有所下降;纳米纤维直径由50 nm增加至80~100 nm;最大热失重温度由改性前的340℃增加至改性后的354℃;纳米纤维素中的C和O的原子数比为1.89,改性纳米纤维素的C和O的原子数比为3.76,C和O元素在改性前后纳米纤维素中分布均匀;改性纳米纤维素与聚乳酸的共混膜材料拉伸断面呈现出韧性断裂过程。【结论】聚丙烯酸丁酯改性纳米纤维素是成功的,且改性过程主要发生在纳米纤维素的表面。改性后的纳米纤维素与聚乳酸之间展现了良好的界面相容性。

关键词：纳米纤维素丙烯酸丁酯原位乳液聚合聚乳酸界面相容

PA11共混改性PLA可生物降解材料强韧化进展

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塑料 2019年第3期48卷 26-30,56页

作者：余晓磊王鑫徐菁菁彭少贤赵西坡湖北工业大学材料与化学工程学院绿色轻工材料湖北省重点实验室湖北武汉430068 湖北工业大学绿色轻质材料与加工协同创新中心湖北武汉430068

生物基聚乳酸( PLA)是一种具有生物降解性和优异加工性的环境友好型塑料,具有广泛的应用前景。但是,由于 PLA 性脆韧性差,需要对 PLA 进行增韧改性。将其与柔性高分子材料共混,能够有效提高 PLA 材料的冲击强度和断裂伸长率,但同时也造... 详细信息

生物基聚乳酸( PLA)是一种具有生物降解性和优异加工性的环境友好型塑料,具有广泛的应用前景。但是,由于 PLA 性脆韧性差,需要对 PLA 进行增韧改性。将其与柔性高分子材料共混,能够有效提高 PLA 材料的冲击强度和断裂伸长率,但同时也造成了 PLA 拉伸强度和模量大幅度下降。因此,采用高性能聚酰胺对 PLA 进行改性,得到的共混材料可以保持高韧性的同时具有较高的强度和模量。文章介绍了生物基聚酰胺 11( PA11)共混增韧 PLA 的研究成果。主要概述了通过加入无机粒子、催化剂、反应性增容剂达到细化分散相的尺寸。这些方法可以促使 2 种聚合物之间形成化学偶联提升、界面粘结的目的,从而改善 PA11 与 PLA 的界面相容性,最终实现 PLA 的增韧增强,制备可生物降解的高性能材料。

关键词：聚乳酸聚酰胺 11 熔融共混生物降解界面相容

茶梗纤维-聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯复合材料的制备及其性能

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生物质化学工程 2024年第3期58卷 17-24页

作者：潘浩津何素萍洪国隆 KEHINDE Olonisakin 李燃杨文斌福建农林大学材料工程学院福建福州350002 厦门华祥苑茶业股份有限公司福建厦门361007

为了实现茶剩余物的资源高值化利用,以茶梗纤维(TSF)为原料,用扩链剂4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(4,4'-MDI)对其进行表面改性,将4,4'-MDI改性后的茶梗纤维(MDI-TSF)与聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)共混制备复合材料。4,4'-MDI两端... 详细信息

为了实现茶剩余物的资源高值化利用,以茶梗纤维(TSF)为原料,用扩链剂4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(4,4'-MDI)对其进行表面改性,将4,4'-MDI改性后的茶梗纤维(MDI-TSF)与聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)共混制备复合材料。4,4'-MDI两端异氰酸酯键(―N=C=O)与TSF表面羟基(―OH)进行反应,减少TSF表面羟基含量并削弱其表面极性,从而减少了TSF与PBAT之间的极性差,环氧大豆油(ESO)加入改善两者之间界面相容性,从而可提高复合材料的机械性能。改性茶梗纤维MDI-TSF的加入可以有效增强复合材料的拉伸强度、弯曲强度以及热稳定性,当PBAT与MDI-TSF质量比80∶20,即MDI-TSF添加量20%,加入10%ESO制得的复合材料PBAT/ESO/20%MDI-TSF综合力学性能最佳,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为13.014 MPa、10.94 MPa和18.314 kJ/m^(2),与复合材料PBAT/ESO/20%TSF(8.652 MPa,8.32 MPa,14.563 kJ/m^(2))相比,拉伸强度提高了50.4%,弯曲强度提高了31.5%,冲击强度提高了25.8%,热稳定性和结晶度均有提高。

关键词：聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯界面相容复合材料

高强度可陶瓷化硅橡胶复合材料的制备及其性能研究

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高强度可陶瓷化硅橡胶复合材料的制备及其性能研究

作者：阮康杰西南科技大学

学位级别：硕士

高强度可陶瓷化硅橡胶复合材料是一种新型的防火耐高温材料,室温下为橡胶状态,当材料处于高温环境下,可以转变成陶瓷体。但是在实际研究中发现,这种材料无法同时满足良好的橡胶体和陶瓷体力学性能,全文针对可陶瓷化硅橡胶复合材料以及... 详细信息

高强度可陶瓷化硅橡胶复合材料是一种新型的防火耐高温材料,室温下为橡胶状态,当材料处于高温环境下,可以转变成陶瓷体。但是在实际研究中发现,这种材料无法同时满足良好的橡胶体和陶瓷体力学性能,全文针对可陶瓷化硅橡胶复合材料以及陶瓷体的力学性能提升,分别以硅橡胶基体增强和填料表面改性作为研究重点,制备出高力学强度的可陶瓷化硅橡胶复合材料。(1)利用纤维状填料针状硅灰石、海泡石纤维、石棉纤维、玻纤粉、玻璃纤维短切、聚丙烯纤维对硅橡胶基体进行增强。结果表明,硅灰石的加入,拉伸强度从5.07MPa提升到5.12MPa,其余填料无法提升拉伸强度,同时复合材料的撕裂强度分别从10.49KN·m提升到14.7 KN·m,而且硅灰石和基体的相容性相比于其他填料最好。(2)利用四甲基二乙烯基二硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、二乙烯基苯、N,N’-1,3-苯撑双马来酰亚胺、N,N’-(4,4’-亚甲基二苯基)双马来酰亚胺对硅橡胶进行增强。结果表明,N,N’-1,3-苯撑双马来酰亚胺对硅橡胶基体的增强效果最好,当交联剂添加1份时,复合材料的拉伸强度为6.44 MPa,断裂伸长率为333.6%,撕裂强度为11.68KN·m。(3)利用不同种类改性剂对硅灰石表面改性并制备硅橡胶复合材料。结果表明,通过改性可以降低粉体和乙烯基硅油的接触角,改性后的粉体表面出现了新的红外吸收峰,属于改性剂的或改性后产物的吸收峰。其中2,4,6,-三羟基苯甲酸的改性效果最好,当粉体浓度为15%,改性剂含量为5%,砂磨时间为2h,改性温度为60°C时,此时材料的机械性能最好,而且材料的热稳定性能提升。(4)通过正交实验研究了不同用量的气相SiO、改性硅灰石粉体、羟基硅油、硫化剂以及交联剂对复合材料和陶瓷体的影响。研究发现添加100份硅橡胶,30份气相SiO、110份改性硅灰石、5份羟基硅油、2份硫化剂、0.5份交联剂以及15份硼酸锌,此时为最优配方,复合材料的力学性能良好,陶瓷体弯曲最大断裂力为10.52N,陶瓷体的致密程度也有所提升。

关键词：可陶瓷化硅橡胶力学性能基体增强表面改性界面相容

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离子液体对白炭黑填充天然橡胶性能的影响

离子液体对白炭黑填充天然橡胶性能的影响

作者：王哲鹏青岛科技大学

学位级别：硕士

以天然橡胶为基体,研究了离子液体对橡胶硫化、白炭黑分散性及白炭黑与橡胶界面相互作用的影响,探究了离子液体用量、烷基链长度及阴离子类型对白炭黑填充天然橡胶的作用效果,对比了偶联剂和离子液体单用及并用对改性白炭黑填充天然橡... 详细信息

以天然橡胶为基体,研究了离子液体对橡胶硫化、白炭黑分散性及白炭黑与橡胶界面相互作用的影响,探究了离子液体用量、烷基链长度及阴离子类型对白炭黑填充天然橡胶的作用效果,对比了偶联剂和离子液体单用及并用对改性白炭黑填充天然橡胶的不同影响。通过硫化机理的研究以及对硫化特性的对比发现,离子液体能够起到类似于活性剂硬脂酸的作用,活化硫化反应,极大地提高硫化速率和交联密度。离子液体和白炭黑之间存在离子偶极相互作用,佩恩(Payne)效应变化及填料分散度的计算结果表明,离子液体能够改善白炭黑在天然橡胶中的分散;通过结合胶含量测定和拉伸断裂表面观察等可以得出,离子液体能够改善橡胶与填料的界面相容性。随着用量由0phr增加到3phr以及阳离子咪唑环烷基链长度的增长(从乙基到己基),改善效果越来越明显;且同为1-丁基-3-甲基咪唑阳离子时,溴盐比四氟硼酸盐的作用效果更好。在离子液体三种功能的共同作用下,白炭黑填充天然橡胶复合物的拉伸强度最大增加了114%,撕裂强度最大增加了201%,邵坡尔(DIN)磨耗损失最大减少了50%,磨耗后表面卷曲减少且更加平整;用量为3phr时硫化胶的各项力学性能最佳。偶联剂是白炭黑最常用的表面改性剂,能够极大地减弱白炭黑的表面极性,当与离子液体并用时,能够进一步增强白炭黑在天然橡胶中的分散及白炭黑与橡胶的界面相互作用,进而获得综合性能更好的天然橡胶复合材料。

关键词：离子液体白炭黑天然橡胶硫化分散界面相容