拉伸速率对炭纤维/尼龙6微复合材料微观力学行为的影响

采用微球脱粘实验法研究了炭纤维/尼龙6微复合材料的界面微观力学性能,考察了不同的拉伸速率对界面微观力学行为的影响。结果显示:在拉伸速率为3.5,4,4.5mm/min,纤维在树脂基体中的包埋长度le<140μm时,树脂微球从纤维上脱粘时的力值Fmax与包埋长度le保持着良好的线性关系;当拉伸速率为5mm/min,包埋长度le>70μm时,纤维就断裂了,试样失效。

成纤相组成对PBAT/PLA微纤复合材料形貌及性能的影响

通过在聚乳酸(PLA)中加入滑石粉及扩链剂(ADR-4468),然后利用双螺杆挤出制备了成纤相母粒,并采用自制的多级挤出拉伸装置制备了含有不同成纤相组成的聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)/PLA微纤复合材料。通过熔体流动速率(MFR)试验机、扫描电子显微镜、万能试验机及旋转流变仪对成纤相母粒的MFR及微纤复合材料的微观形貌、力学性能、流变性能进行了分析。结果表明,随着滑石粉及ADR-4468含量的增加,成纤相母粒的MFR逐渐减小,当ADR-4468质量分数为0.7%时,M6-0.7母粒的MFR为1.9 g/10 min。随着ADR-4468含量的增加,形成的PLA微纤直径增大、长度明显减小,当ADR-4468含量为0.7%时,只有少量的PLA形成短状微纤。PLA微纤含量为10%时,PLA-10试样的拉伸强度最大,为53.8 MPa,是PBAT的1.49倍,但断裂伸长率大幅下降。随着PLA微纤含量增加,微纤复合材料的拉伸弹性模量逐渐增大。所有含PLA微纤的试样,其储能模量(G')均随角频率(ω)的增大而增大。随着成纤相母粒中滑石粉含量的增加,试样的G'和复数黏度(η*)均减小,所有成纤相母粒中含有ADR-4468的微纤复合材料,其G'及η*均高于未含ADR-4468的试样。

聚合物基微纳米功能复合材料3D打印加工技术的应用实践研究

随着材料性能要求的提高,轻量化、强度高以及多功能化成为研究的重点。利用3D打印技术,设计师能将多种功能结构直接集成于复杂的几何形状中,打破了传统制造方法的束缚,开辟了设计创新的新纪元。因此,研究和探索聚合物基微纳米功能复合材料的3D打印加工方法对于推动材料科学的创新和制造业的转型至关重要。文章概述了聚合物基微纳米功能复合材料和3D打印技术的内涵,分析了聚合物基微纳米功能复合材料的3D打印加工要点,并探讨了在各个领域内的应用,以促进材料的性能提升和应用拓展。

PBT含量对PLA/PBT原位微纤复合材料流变及发泡性能的影响

聚乳酸(PLA)是用量最大的可生物降解材料之一,由于其拉伸流变性能较差,难于发泡。本文采用聚合物微纳层叠共挤装置制备PLA/聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)原位微纤复合材料(PLA/PBT-MRC),研究了PLA/PBT-MRC的微纤形态、熔体的动态流变性能和拉伸流变性能。PLA、PLA/PBT-MRC注塑发泡后的泡孔形貌、注塑发泡制品的拉伸、缺口冲击和弯曲力学性能。研究表明:PLA/PBT-MRC中微纤宽度低至0.72μm,宽度随PBT含量增加而增大;随PBT含量增加PLA/PBT-MRC的储能模量、损耗模量和复数黏度都增大;PBT含量增加可以明显改善PLA熔体的拉伸流变性能,相对PLA表现出明显的拉伸应变硬化;PLA/PBT-MRC注塑发泡后泡孔直径比PLA注塑发泡泡孔直径减小800%,泡孔密度增加600%,发泡制品的拉伸强度、缺口冲击强度、弯曲强度分别提高22.2%、10.1%和26.4%。

碳纤维与扩散层厚度对Al-Mg-Ti微叠层复合材料组织性能的影响

以1060纯铝、TC4钛合金、AZ31镁合金和镀镍碳纤维编织布为原材料,使用真空热压扩散技术和“箔-纤维-箔”法制备出碳纤维增强Al-Mg-Ti微叠层复合材料。通过控制铝镁保温时间分析了铝镁扩散层厚度对材料组织性能的影响,探讨碳纤维的强化机理,采用X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)等分析了复合材料的相组成、元素分布与裂纹扩展形貌,测试了复合材料的抗弯强度和冲击韧性。结果表明:碳纤维增强Al-Mg-Ti微叠层复合材料扩散层厚度随着保温时间的延长而增加,力学性能呈先上升后下降的趋势,碳纤维通过纤维脱粘、纤维拔出和纤维劈裂等方式吸收了大量断裂能,起到显著的增韧效果。在铝钛热压温度640℃保温时间2 h,铝镁热压温度440℃保温时间8 h时,复合材料力学性能最优,抗弯强度为380 MPa,冲击韧度为26.2 J/cm^(2),相对于基体抗弯强度和冲击韧性分别提高了10.8%和30.3%。

介微孔复合材料Beta-MCM-41的制备及其正庚烷临氢异构催化性能

采用纳米组装法将经NaOH溶液处理后的HBeta沸石与阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)组装制得介微孔复合材料Beta-MCM-41(记作BM-41),将BM-41与NH 4Cl进行离子交换,得到氢型复合材料HBeta-MCM-41(记作HBM-41),以HBM-41为载体制得Pt负载量(w)为0.4%的催化剂Pt HBM-41,并应用于正庚烷临氢异构化反应。利用X射线衍射、N 2吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱等手段对样品进行表征。在温度为240℃、压力为常压、质量空速为2.46 h-1的反应条件下对催化剂进行评价。反应结果表明,在Pt负载量相同的3种催化剂Pt HBeta,Pt MCM-41,Pt HBM-41中,Pt HBM-41表现出较高的异构化选择性(87.01%)和较高的正庚烷转化率(78.75%),并具有最高的异庚烷收率(68.52%)。这归结于Beta-MCM-41集合了MCM-41二维六方介孔结构优良的扩散性能和Beta沸石优越的酸性质。

生物医学中含银微纳米复合材料的应用研究进展

进入21世纪以来,随着科学技术的进步,微纳米复合材料也得到了飞速发展。该材料通常由两种或两种以上纳米材料遵循特定结构组合而成,不仅拥有单一纳米材料极其特殊的表面特性、体积效应、量子尺寸效应,而且拥有多种纳米材料的协同效应,因此在很多行业中的应用频率非常高。含银微纳米材料是微纳米复合材料中不可或缺的材料之一,拥有非常出色的抗菌作用,在生物医学行业中的使用频率非常高。本文主要针对含银纳米复合材料的制备方法以及其在生物医学中的应用进行了综述。

尼龙6/碳纤维微复合材料的界面微观力学

选用微球脱黏实验,在其基础上改进了制样方法,并分析了界面参数对界面微观力学性能的影响.结果显示,树脂微球脱黏时的力值Fmax随着纤维在树脂基体中的包埋长度le增大而以斜率k的趋势线性增大,截距为b;界面剪切强度τIF与le呈双曲线函数关系,随着le增大而增大,并最终趋向于一个极限值k′.此外,还讨论了不同的界面参数,如函数Fmax(le)的斜率k,截距b值,对函数Fmax(le)和τIF(le)的曲线分布的影响,以及试样形貌对实验数据分散性的影响。

核-壳结构Cu/Al微纳米复合材料与WO_3的热反应性能

采用置换法通过对溶液浓度的控制实现了纳米Cu颗粒在微米Al粉表面定量、快速地化学沉积,制备出核一壳结构的Cu/Al微纳米复合粒子,并用SEM、EDS和XRD技术进行表征.在此基础上,利用DSC分析了Cu/ Al-WO_3的热反应性能,对比了Al-WO_3与Cu/Al-WO_3在不同化学配比下的热反应历程,同时分别提出了其相应的反应机理.实验结果表明,Cu/Al微纳米复合材料与WO_3的热反应活性明显高于传统微米级Al粉,并且在还原剂Cu/Al轻微过量时该热反应达到最佳效果.通过对Al粉表面改性,热反应的活化能降低了68.185 kJ·mol^(-1).

EP/SiO_2/MMT微纳米复合材料耐电树枝性能

为了研究聚合物/无机微纳米复合物的耐电树枝性能,采用熔融共混法制备了环氧树脂/二氧化硅/蒙脱土(EP/SiO_2/MMT)微纳米复合材料,利用针–板电极系统同时配合数字摄像系统对纯EP及其复合材料试样进行电树枝引发并记录树枝的生长过程以及形貌特征,对比研究了4种试样的起树率、电树枝发展过程、电树枝长度、扩展系数和形态特征。实验结果表明:与纯环氧树脂相比,微米复合材料和微纳米复合材料起树率较低,而纳米复合材料和微纳米复合材料电树枝长度较短,在所研究的4种试样中,微纳米复合材料具有最大的扩展系数。利用景深合成技术,获得了环氧树脂及其复合材料中电树枝的叠层立体图像和电树枝通道细节,据此建立了EP/SiO_2/MMT微纳米复合材料电树枝发展的模型。

介孔-微孔复合材料的水热稳定性及其催化裂化性能

采用无模板剂的溶胶凝胶法制备了一系列具有均一介孔和MFI沸石微孔的复合材料.与MCM-41相比,包含silicalite-1沸石结构的复合材料的水热稳定性得到显著改善.1,3,5-三异丙苯的催化裂化反应结果表明,与商品HZSM-5沸石相比,包含ZSM-5沸石结构的复合材料具有更高的催化活性和抗积炭性能.三异丙苯的转化率和裂化产物的分布主要取决于介孔-微孔复合材料的介孔孔径,较小的介孔孔径有利于提高转化率和生成更多小分子裂化产物.

热拉伸比对PET/PE原位微纤化复合材料形态和拉伸性能的影响

采用熔融挤出热拉伸淬冷方法制备了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/聚乙烯(PE)原位微纤化复合材料。固定体系组成(PET/PE为15/85),热拉伸比增加,PET粒子相继从球状转变成椭球状、棒状和纤维状;除了最小粒径保持基本不变外,最大和平均粒径均逐渐减小。微纤化复合材料在PE的加工温度下成型时,纤维能够良好地保持在体系中,但在PET的加工温度下成型时,纤维重新熔融,形成球状粒子。复合材料的拉伸模量和拉伸强度随拉伸比增加显著增加,表明微纤化对材料具有良好的增强效果;而断裂伸长率随热拉伸比增加剧烈下降,产生明显的韧脆转变。比基本断裂功(we)先随热拉伸比(HSR)增加而增加,热拉伸比为19.17左右时达到最大值,继续增加热拉伸比,we降低。

聚合物基微纳米复合材料的制备及微型注塑加工研究

微型高分子功能器件具有独特优点,发展迅速,应用广泛,是当今科学技术的重要前沿,迫切需要发展高性能多功能聚合物基微纳米复合材料,实现其微型注塑加工。介绍了近年来作者课题组在聚合物基微纳米复合材料制备及其微型注塑加工方面的研究进展:通过有机/无机杂化、固相剪切碾磨、纳米复合、分子复合及熔融共混技术等制备适合于微成型加工的高性能多功能聚合物基微纳米复合材料,如尼龙11/钛酸钡压电复合材料、聚乙烯醇/羟基磷灰石生物医用纳米复合材料、聚氨酯/碳纳米管导电复合材料等。解决了微纳米填料难分散、复合体系难加工的难题,实现了聚合物基微纳米功能复合材料的微型注塑加工,研究了其流变行为和充填行为,调控和优化了微型制品的结构与性能,为制备高性能多功能的聚合物微型器件提供了新材料、新技术和新理论。

EBPVD金属/陶瓷微层复合材料的研究与应用

介绍了电子束物理气相沉积 (EBPVD)法制备微层复合材料的优点 ,详述了其四种不同材料体系的设计思想 。

PP-PBT原位微纤复合材料制备工艺及流变行为

采用双螺杆两步挤出法制备了聚丙烯/聚对苯二甲酸丁二醇酯(PP/PBT)原位微纤复合材料,并用旋转流变仪测试了复合材料的储能模量G'等流变参数;利用响应面分析法研究了工艺参数对低频下G'的影响。结果表明:对G'影响最显著的加工工艺参数是PBT含量。通过最优工艺参数得到的低频下G'预测值和实验值偏差为4.08%,制备的复合材料在低频下的G'显著提高,同时开始表现出类凝胶的流变特性。

EPDM/PA复合材料原位生成微纤的考察

研究了三元乙丙橡胶 /尼龙 (EPDM/ PA )体系原位生成微纤。以三元共聚尼龙替代部分炭黑 ,采用特殊工艺原位生成微纤 ,取得了良好的补强效果 ,与补强之前相比 ,12 1℃高温撕裂强度 ,常温撕裂强度及拉伸强度有大幅度提高 ,SEM照片显示 ,采用特殊工艺处理 ,可使分散相颗粒成纤 ,微纤在与硫化压力方向垂直的平面内无规取向。力学性能测试表明 ,取向的微纤复合材料 (沿微纤纵向的扯断伸长率大于沿横向的扯断伸长率 ,这一规律 )不同于取向的短纤维复合材料的规律 。

红外热波检测技术在微孔丝网复合材料中的应用探讨

微孔丝网复合材料因其特殊的孔隙结构,难以通过常规无损检测手段检查出其制造过程中的分层、开裂等内部缺陷。本文采用红外热波技术开展了微孔丝网复合材料无损检测的应用研究,结果表明:红外热波无损检测技术能够确定材料缺陷的位置和形状,通过解剖发现检出的最小分层开裂宽度6μm。实验证明红外热波无损检测技术是一种新型有效的的微孔材料检测方法。

PLA/PBAT原位微纤复合材料的制备与性能研究

采用自制的多级挤出拉伸装置实现了聚乳酸(PLA)在聚对苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)中原位成纤,并对PLA/PBAT原位微纤复合材料的微观形貌、力学性能、流变性能进行了研究。结果表明,PLA在PBAT基体中形成了微纤,随着PLA含量的增加,PLA微纤的平均直径增大;纯PBAT经多级挤出拉伸装置制得的片材的拉伸强度为50.1 MPa,随着PLA微纤含量的增加,复合材料的拉伸强度逐渐下降,断裂应变及拉伸模量逐渐增大;随着PLA微纤含量的增加,体系的G′逐渐升高,在低频区复合材料的G′对频率的敏感性降低,当PLA微纤含量为20%,复合材料的弹性性质更加明显。