填充粒子改性聚合物基复合材料摩擦学行为研究进展

综述了无机粒子改性聚合物复合材料的摩擦学方面的研究进展,总结了填充改性后复合材料的摩擦磨损形式及其机理。并且从填料的摩擦学作用,摩擦副以及工矿条件(滑动速度、载荷、温度)等几个侧面分析了目前填充改性复合材料摩擦磨损性能的研究进展情况。最后,文章又指出了聚合物及复合材料的摩擦学研究方向。

纳米填充粒子在涂料中的应用

阐述了纳米粒子的特性及其在涂料中的应用 。

球形粒子填充复合材料微观应力场的有限元分析

本文采用有限元分析方法，对颗粒填充复合材料进行了受力分析。考虑了粒了间相互作用后，给出了相应的基体内部应力场分布形式。定性地分析了产生界面脱粘、银纹及剪切屈服等损伤破坏形式的力学条件，并把计算结果与具体实验做了比较，取得了较好的一致性。

粒子填充型导电复合材料的导电机理

粒子填充型导电复合材料可由在聚合物或陶瓷基体中加入炭系或金属系导电填料制得。该材料具有制备简单、成本低等优点,可在较大范围内根据用途调节电性能和力学性能,已在许多领域获得重要应用。但是该材料的导电机理还很不成熟,存在争论。本文从导电网络形成的宏观层面分析讨论了渗滤理论、微结构模型、界面热力学模型和有效介质理论,从载流子迁移过程的微观层面分析讨论了导电通道理论、隧道导电理论和电场发射理论,并分析了各理论模型的优点和缺陷。

粒子填充聚合物体系的特征粘弹行为

以线性粘弹理论为依据 ,介绍粒子填充聚合物体系动态流变行为 ,探讨影响填充聚合物体系粘弹性的主要因素 。

异相粒子填充聚合物分离膜

膜技术的快速发展对膜性能的要求也越来越高。异相粒子填充制膜扩大了膜材料的选择范围,改善了膜的多种性能,并且为制备特种分离膜提供了一种较为简便的方法。文中从异相粒子填充聚合物分离膜的特点、性能、制备方法和孔的形成机理等几个方面在国内外发展现状进行了评述。

粒子填充HDPE复合体系动态流变行为研究

研究了炭黑(CB)和石墨(GP)填充高密度聚乙烯(HDPE)复合体系的动态流变行为.发现高填料含量时出现似固体行为,并认为它归因于无机粒子网络逾渗结构的形成.在相同聚合物基体条件下,粒子种类和粒子几何参数(粒子形状、大小、粒径分布)对低频区域流变行为、流变参数的逾渗行为和逾渗阈值(φc)有决定性影响,且种类的影响相比于粒子几何参数更为显著.此外,高表面活性及高比表面积(大径厚比、小尺寸)粒子填充体系具有较低的φc.

云的产生、聚集及降雨的形成过程与粒子填充高分子体系的相似性

从粒子填充高分子中粒子的分散聚集行为对材料性能影响出发,对比分析了云的产生、聚集以及降雨的形成过程与填充高分子体系的相似性;为形象化理解粒子在填充高分子体系中的聚散行为及相应的材料性能变化提供了一定方法与思路。

填充纳米粒子提高硅橡胶耐电弧性的作用机理

在硅橡胶基体中填充一定质量分数的纳米粒子是提高硅橡胶材料耐电弧性的重要方法。为此,针对填充纳米粒子提高硅橡胶耐电弧性的作用机理展开了研究,通过填充不同质量分数的氢氧化铝(ATH)和氮化硼(BN)纳米粒子,制备了不同耐电弧性的硅橡胶试样,结合扫描电子显微镜、击穿电场强度、热失重分析和导热系数等实验结果,分析讨论了填充纳米粒子提高硅橡胶耐电弧性的作用机理。结果表明:填充ATH可提高试样的耐电弧性,当ATH填充质量分数约为75%时试样的耐电弧性最优;只填充BN无法提高试样的耐电弧性;同时填充少量的BN和ATH可显著提高试样的耐电弧性,但其中BN填充质量分数最大应在25%~50%之间。分析认为,所填充的纳米粒子是从提高硅橡胶的导热性和热稳定性、自身分解吸热以及避免碳元素残留这4个方面同时作用,提高了硅橡胶材料的耐电弧性。

含非均匀界面相粒子填充复合材料的有效比热

基于细观力学复合球模型研究了含非均匀界面相粒子填充复合材料的有效热弹性性质,重点讨论了界面相性质的径向分布对有效比热的影响.首先,将非均匀界面相沿径向离散为多个同心球壳,每个球壳内的材料性质假设是均匀的.基于上述离散模型,利用含界面相的复合球模型,推导了复合材料的有效体积模量、有效热膨胀系数及有效比热的数值求解表达式;进一步,假设界面相的性质沿径向连续变化,建立了一组微分方程,上述有效性质依赖于该微分方程组的解.特别地,当界面相杨氏模量为幂次分布时,通过求解该微分方程组得到了有效比热等热弹性性质的解析解.算例结果表明,应用此方法预测的有效热膨胀系数与实验结果吻合良好;界面相热膨胀系数的径向分布对有效比热和有效热膨胀系数均有显著的影响,而界面相弹性模量的径向分布对有效比热有显著的影响,对有效热膨胀系数的影响相对较小.

锌铝基复合材料球形粒子界面力学行为有限元分析

粒子填充锌铝基复合材料的破坏形式主要是界面脱粘及基体中裂纹的形成与扩展 ,研究粒子与基体界面附近的应力场分布情况 ,对分析材料的失效原因有一定帮助 ,对复合材料的设计、制备有指导意义。文中建立含裂纹球形粒子填充锌铝基复合材料有限元计算模型 ,采用线弹性轴对称有限单元 ,计算锌铝基复合材料球形填充粒子在拉压两种情况下粒子与基体界面处的应力场 ,定性讨论界面脱粘、裂纹形成与扩展的力学原因 ,并分析裂纹对应力场的影响。研究结果表明 ,在拉应力场作用下 ,粒子极区的第一主应力、法向应力最大 ,该处易脱粘 ,vonMises屈服应力在偏离极区 45°处最大 ,此处是塑变首先发生的区域 ;压应力场下vonMises屈服应力分布同拉应力场 ,但第一主应力很小 ,法向应力变为负值 ;裂纹对应力场的影响局限在裂纹所在的很小区域内 。

环氧化天然橡胶包覆CaCO_3填充LDPE的技术

选用环氧化程度摩尔分数为25%的环氧化天然橡胶胶乳(ENRL-25)包覆轻质CaCO3,研究了处理方法、ENRL-25用量和CaCO3填充量对CaCO3 /LDPE(低密度聚乙烯)复合材料结构与性能的影响,并与钛酸酯偶联剂NDZ-201处理CaCO3进行了对比。结果表明:ENRL-25和NDZ-201湿法包覆CaCO3效果较好,使CaCO3 /LDPE材料在拉伸强度保持较高的情况下,拉伸弹性模量、撕裂强度和扯断伸长率得到有效的提高;在采用最佳改性剂用量时,ENRL-25改性CaCO3/LDPE复合材料的撕裂强度和扯断伸长率较优,而NDZ-201改性CaCO3/LDPE复合材料的拉伸强度和拉伸弹性模量较优。SEM的分析结果表明,包覆CaCO3与LDPE的界面作用强度提高,材料的破坏不是始于CaCO3粒子脱粘,而是始于基质的变形破坏。

卡拉胶填充比例对线性低密度聚乙烯性能影响研究

研究了不同的卡拉胶填充比例对线性低密度聚乙烯(LLDPE)性能的影响。结果表明:卡拉胶的填充影响LLDPE的结晶行为,使LLDPE结晶加快,结晶度减小,进而影响其力学性能。卡拉胶的填充对LLDPE的断裂伸长率影响较大,卡拉胶填充比例为5%~8%时,材料的断裂伸长率与拉伸强度可同时增大,但其塑化时间与扭矩也随之增大。卡拉胶可作为绿色环保的填充材料对LLDPE进行改性。

界面性质对颗粒增强复合材料破坏模式影响的数值模拟分析

运用材料破坏过程分析ＭＦＰＡ２Ｄ系统，对颗粒增强复合材料的变形、损伤及破坏过程进行了数值模拟分析。主要分析了界面性质对破坏模式的影响。模拟结果表明，增强颗粒与基体的界面对复合材料的宏观性能有很大影响。在理想界面条件下，破坏模式以界面附近基体的破裂为主，在非理想界面（且为弱界面）条件下，破坏模式以颗粒与基体的脱粘较为明显。

SBR-SiO_2超疏水涂层的制备与性能

利用羟基硅油(HSO)对白炭黑(SiO2)进行疏水改性,并用过氧化二异丙苯(DCP)对丁苯橡胶(SBR)胶浆进行适度交联,通过粒子填充法制备了超疏水SBR-SiO2涂层。研究了HSO、SiO2和DCP用量及交联条件对涂层成膜性能和润湿性能的影响,探讨了涂层热氧老化和紫外光老化过程中超疏水性能的变化。结果表明,当m(HSO)∶m(SiO2)=1∶1、HSO-SiO2用量为3.5g、DCP用量为0.25g、交联温度为155℃、交联时间为20min时,涂层成膜性能好,接触角为157.0°,且热氧老化和紫外光老化后仍保持较好的超疏水性。扫描电镜照片表明涂层具有微纳米多尺度粗糙结构。

原位复合法制备纸质磁性材料研究

采用原位复合法制备磁性纳米复合纤维,利用造纸工艺抄造成磁性纸张。考察了二价铁离子(Fe2+)浓度、聚乙烯亚胺(PEI)助剂的用量、反应温度、熟化时间及搅拌速度等因素对磁性粒子(Fe3O4)填充量的影响。采用X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对磁性纸张的结构及性能进行表征。实验结果表明,合成的磁性粒子为Fe3O4,并成功地沉淀在纤维上。通过实验可确定出最佳制备工艺条件:Fe2+浓度为0.06mol/L、PEI与纤维质量比为2%、反应温度为60℃、熟化时间为60min、搅拌速度为1000r/min。磁性能测试结果表明制备的磁性纸张具有超顺磁性。

玻璃绝缘子超疏水复合涂层的制备及其防冰性能研究

绝缘子是电力系统重要的绝缘控件,输电线路覆冰会对电力系统造成严重的后果。超疏水因其独特的浸润性能在防水、防覆冰和自清洁等方面有着重要的应用前景。本文采用纳米粒子填充法,在玻璃基底上制备出超疏水涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线光电子能谱仪(XPS)、接触角测量仪等分析手段对涂层的微观形貌、表面元素组成和浸润性能进行表征。同时在人工气候实验室测试了涂覆超疏水涂层绝缘子的覆冰特性及交流闪络电压。结果表明,本文制备的有机树脂/Si O2超疏水涂层的静态接触角达到161.1±1.3°,滚动角低于1°,达到了超疏水效果。纳米粒子的加入增加了涂层的粗糙度,使涂层形成了微纳米交联网状结构。超疏水涂层在雨凇条件下能够有效地延缓覆冰过程,阻止连续水膜的形成,提高了交流闪络电压。该方法制备简单,容易实现大面积制备,在防覆冰领域有着良好的应用前景。

聚合物结晶行为对iPP/CB复合材料中导电网络的影响

通过熔融共混方法制备等规聚丙烯(i PP)/低结构度CB(VXC 68)与iPP/高结构度CB(BP 2000)复合材料,考察基体的结晶行为及结晶过程中复合材料体积电阻率的变化。结果表明,在等温结晶过程中复合材料体积电阻率迅速上升到一个最大值,然后在出现了短暂的下降趋势后趋于平稳,表明基体结晶行为对导电网络造成了影响,尤其是低结构度炭黑填充体系中这种影响更为明显;两种复合材料分别在不同温度下等温结晶时,随着等温结晶温度的升高,两种体系的体积电阻率极值均会增大,而且平台区的电阻值明显变大,这说明此时导电网络受到的破坏作用更大。

粒子填充高分子熔体的动态流变行为

粒子填充高分子(Particle filled polymers,PFP)熔体流变行为是高分子科学的重要研究课题之一。PFP流变表现复杂,因粒子结构、基体化学性质、界面相互作用而异,但也具有一些普适的、一般的流变学规律。本文从PFP熔体类液-类固转变、分子弛豫特性、"零剪切"黏度与"平衡"模量、时间-浓度叠加原理、两相模型、非线性黏弹行为等6个不同角度系统介绍PFP动态流变行为的主要实验现象和理论(模型)研究结果,分析该领域已取得的研究共识和尚存的学术争议,并展望该领域今后的研究方向。

有机废水处理中电化学氧化技术发展趋势

电化学氧化技术在有机废水处理的应用上潜能巨大,但在长期的研究中也发现了该技术在实际处理效率、污染、能耗等方面的问题,并从材料、结构、运行上对其进行优化研究。文章按照方式和目标效果对电化学氧化技术的优化研究进行了梳理,综述了近年来电化学氧化处理有机废水的趋势,主要总结为两个方向:一是在极板和填充粒子上负载高电催化性能材料,同时改进制备方法,提高其稳定性及电催化活性;二是优化反应器结构、极板形状、进水角度,提高混流效果和传质性能,实现电流均匀分布,避免死角和短路,为电化学氧化技术的后续研究重点和推广应用提供了理论支撑。