橡胶-水泥稳定碎石界面改性对其力学性能的影响研究

为改善我国典型半刚性基层材料的韧性,文章提出以橡胶颗粒等体积等粒径替换集料,并通过采用Na_(2)SiO_(3)、硅烷偶联剂KH560、NaOH和NaOH-Urea复合改性剂增强橡胶-水泥界面性能的方法,研发了持强增韧型橡胶-水泥稳定碎石材料。通过选用2.36~4.75mm粒径的橡胶颗粒,制备了不同改性方法处理的橡胶-水泥稳定碎石材料,并开展强度、模量与疲劳试验,揭示了界面改性对橡胶-水泥稳定碎石力学性能的影响。研究结果表明:与普通橡胶一水泥稳定碎石相比,使用NaOH-Urea复合改性与KH540改性的橡胶颗粒与水泥的界面性能最佳,以其制备的橡胶-水泥稳定碎石在抗压强度、弯拉回弹模量、弯拉极限破坏应变及疲劳寿命等方面均得到显著提高。

纳米碳/铝复合材料的制备、界面改性与增强机制研究进展

以石墨烯和碳纳米管为代表的纳米碳是发展结构功能一体化铝基复合材料的理想增强材料,但纳米碳分散难、与铝润湿差及不良的界面结合等限制了增强效果。针对此问题,介绍了纳米碳/铝复合材料熔融铸造和粉末冶金制备方法的改进及新发展的制备技术,从表面化学改性、涂层及纳米粒子修饰方面总结了纳米碳表面处理与增强铝基复合材料的研究现状。基于纳米碳/铝的界面结合机制,综述了表面改性前后反应和扩散型界面的形成过程及它们与机械锚结型界面对载荷传递的影响、改善途径;分析了纳米碳/铝复合材料研究中涉及的主要增强机制、影响因素和增强效果,并展望了提升该复合材料结构与功能性能的研究重点。

PCBM对钙钛矿太阳能电池界面改性的研究

采用富勒烯衍生物(PCBM)修饰界面改性的方法对钙钛矿太阳能电池钙钛矿层和电子传输层进行界面改性,钝化界面缺陷;研究PCBM界面修饰对钙钛矿结晶情况和电子传输性能的影响。结果表明,与不添加修饰层的样品相比,修饰后的钙钛矿薄膜更加平整光滑、孔洞减少、结晶性能变好、吸光度有所增加、界面缺陷减少、电子传输性能提高。

土壤调理剂界面改性对黄灌区盐碱离子迁移特性的影响

[目的]通过调理剂进行亲水和疏水处理,探究调理剂不同界面特性对黄灌区土壤水盐运移规律的影响,揭示粉煤灰基土壤调理剂对盐碱地的改良机理,为不同类型盐碱地改良提供科学参考。[方法]以宁夏回族自治区苏打盐碱土为例,设置土柱试验探究调理剂改性前后土壤中不同盐离子在空间上的运移规律。[结果]添加未改性调理剂、亲水改性调理剂、疏水改性调理剂后,表层脱盐率分别为79.72%,59.91%和84.79%,远高于未加调理剂的12.64%。较添加未改性调理剂组相比,亲水性处理组含水量提高6.59%,全盐量提高了47.13%;疏水性处理组土壤含水量降低了0.67%,全盐量降低了25.22%;pH值分别从10.5降低至8.08,8.71;表层Na^(+)含量分别降低10.39%和30.46%,K^(+)含量分别降低10.22%和45.93%。[结论]调理剂的界面特性可显著影响土壤中水盐运移。疏水处理更能提升调理剂对盐碱地的改良效果,强化盐分随土壤水的下渗对盐碱地改良更为重要。

金刚石/金属复合材料界面改性研究进展

金刚石/金属复合材料作为新一代热管理材料在航空航天、电子封装等多个领域具有广阔的应用前景。金刚石/金属的界面结合状态对于复合材料优异热物理性能的发挥起到重要作用,金刚石与金属不润湿且具有较大的声学失配,界面改性是提高金刚石/金属复合材料导热性能的有效途径。综述了金刚石/金属界面热阻的理论计算和实验测试方法,简要概述了基于界面热阻的金刚石/金属界面设计。并从增强界面结合强度和引入界面过渡层2个角度总结了通过金刚石/金属界面改性提升复合材料导热性能及力学性能的最新研究进展。最后,分析了金刚石/金属复合材料研究目前存在的问题并提出了未来可能的发展趋势。

玻璃纤维界面改性及其复合材料力学性能的研究进展

由于优异的力学性能,玻璃纤维增强树脂基复合材被广泛的研究应用。但玻璃纤维属于无机非金属材料,其表面光滑,化学性惰而限制了其应用。通过对玻璃纤维表面的改性,提高其表面化学活性和粗糙度,改善与树脂基体的界面结合。综述了各类玻璃纤维表面改性方法对复合材料力学性能作用,如物理沉积改性、化学接枝改性、表面纳米结构构建等,并且对其相应的一些研究和应用前景进行了展望。

橡胶混凝土界面改性方法及性能提升路径

废旧轮胎固废作为“黑色污染”给我国生态环境带来巨大压力,将废轮胎回收处理并用作水泥混凝土集料可有效降低环境危害并减少对天然资源的开采;针对橡胶集料与水泥石之间界面性能薄弱的难题,对十余种界面改性方法进行分析,总结不同物理、化学改性方法对界面性能及橡胶混凝土力学性能、耐久性的影响规律。通过纤维增韧路径进一步提升橡胶混凝土材料性能,分析钢纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维和聚乙烯醇纤维等工程常用纤维材料对橡胶混凝土力学性能及抗裂特性的提升效果;研究发现,界面改性能显著改善橡胶-水泥石脆弱界面,提升界面黏结性能。引入纤维可有效提升橡胶混凝土材料的抗裂特性,其中钢纤维复合橡胶混凝土材料力学强度明显提高,改性橡胶集料和纤维复合技术可起到对水泥混凝土材料的“增韧、抗裂”协同提升作用;现有界面改性技术仍存在较多缺点,其对环境的二次污染和改性效率低的问题有待通过对改性技术的进一步优化而解决。纤维复合橡胶混凝土材料的增韧抗裂特性仍有待更深入的探究,针对两者的协同作用机理的研究将阐明纤维复合橡胶混凝土材料的性能优势,可为实际工程应用提供有效的科学依据,进一步扩大废轮胎固废在水泥混凝土材料中的“高值化”利用规模。

酸性集料界面改性及对沥青混合料性能影响的研究

酸性集料与沥青黏附性较差,在沥青路面的应用有局限性。采用界面改性剂对酸性集料表面进行改性,并对沥青混合料路用性能进行研究。通过电子扫描镜进行微观分析,采用集料界面改性剂的破碎卵石表面会形成新的物质,增强了集料与沥青的黏附性。经过界面改性剂改性后的沥青混合料路用性能要优于SBS改性沥青+水泥与SBS改性沥青两种试验方案。

环氧树脂界面改性剂对PPS/CFF复合材料性能的影响

首先以4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)、4,4’-二氨基二苯硫醚(DDS)、4,4’-二氨基二苯二硫醚(DDDS)为主要原料,分别合成了3种环氧树脂界面改性剂,即四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯甲烷(TGDDM)、四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯硫醚(TGDDS)和四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯二硫醚(TGDDDS),并对其分子结构和环氧值进行了分析研究。然后采用上述界面改性剂对碳纤维织物(CFF)进行表面处理,并通过薄膜叠层法制备了聚苯硫醚(PPS)/CFF复合材料,研究了界面改性剂对PPS/CFF复合材料力学性能、微观形貌和自修复性能的影响。结果表明,TGDDS不仅能促使PPS熔体充分浸润碳纤维,而且可通过环氧基团与CF表面羟基等含氧基团的反应,在复合材料界面处产生化学键连接,从而使对应的PPS/CFF复合材料的拉伸强度、拉伸弹性模量、弯曲强度和弯曲弹性模量分别达到417.3 MPa,54.1 GPa,279.7 MPa和39.5 GPa,较未处理的PPS/CFF复合材料分别提升了约51.6%,20.2%,47.1%和38.6%。另外,采用TGDDDS为界面改性剂制备的PPS/CFF复合材料具备较好的自修复性能,其拉伸强度的自修复率为95.9%。

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料界面改性研究

研究了聚丙烯 (PP)微粒与马来酸酐 (MAH)在紫外线辐照下进行接枝反应。考察了单体MAH的用量、辐照时间等对接枝率的影响 ,以及接枝率与复合材料弯曲强度和冲击韧性的关系。通过IR、DSC和力学性能测试表明 ,在紫外线辐照下可实现PP -MAH固相接枝 ,而且接枝PP含量的提高使复合材料的弯曲强度和冲击韧性得到改善。

木塑复合材料界面改性研究进展

介绍了聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯制备的木塑复合材料界面改性的研究进展,阐述了界面改性对木塑复合材料性能的影响,并对木塑复合材料的应用前景进行了展望。

冷等离子体处理对PET纤维/环氧复合材料界面改性的研究

采用冷等离子体技术对 PET纤维进行表面处理 ,并采用 ESCA对处理前后的纤维表面进行了分析。研究了冷等离子体处理工艺参数对 PET纤维 /环氧复合材料界面剪切强度、横向拉伸强度的影响。实验结果表明 :冷等离子体处理可以使 PET纤维表面的氧和氮的极性基团含量增加 ,从而改善其与树脂的浸润性 ,进而改善 PET纤维

纺织结构碳纤维增强聚醚醚酮基复合材料的制备及界面改性

采用热压成型法制备纺织结构碳纤维增强聚醚醚酮(CFF/PEEK)航空热塑性复合材料。通过对碳纤维(CF)进行去浆、活化,及采用磺化聚醚醚酮(SPEEK)进行表面涂层,显著提高了CFF/PEEK复合材料的层间剪切强度。讨论了热压温度、压力等工艺参数对材料综合力学性能的影响规律,确定优化工艺条件,制备的复合材料拉伸强度和弯曲强度分别达到714.29 MPa和955.84 MPa。借助扫描、金相显微镜等观察手段,发现经过界面改性处理后,复合材料断裂发生在基体内部而非界面处,基体与增强体浸润性和结合性良好。

亚麻纤维增强立构聚乳酸复合材料的制备及界面改性

采用熔融共混及注塑成型法制得立构聚乳酸(sc-PLA)及亚麻纤维/立构聚乳酸(Flax/sc-PLA)复合材料,并通过差示扫描量热分析、动态力学分析、热重分析、扫描电镜、维卡软化温度及力学性能测试等方法研究了亚麻纤维增强及偶联剂六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)界面改性对Flax/sc-PLA复合材料结构与性能的影响。结果表明:亚麻纤维的加入可有效提高sc-PLA的立构结晶度、耐热性以及力学性能,Flax/sc-PLA复合材料的立构结晶度由17.3%提高到24.9%,维卡软化温度由161.1℃升至195.7℃,拉伸强度也从57.4 MPa提高到62.5 MPa。通过HMDI界面改性可有效改善复合材料的界面相容性,使复合材料的拉伸强度进一步提高到70.4 MPa。此外,HMDI改性还提高了复合材料的热稳定性,其初始降解温度和动态储能模量G'均比未改性复合材料显著提高。

界面改性对HDPE木塑复合材料性能的影响

采用二辊开炼和压制成型的方法,以马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)、马来酸酐(MAH)和(或)过氧化二异丙苯(DCP)处理木粉制备高密度聚乙烯(HDPE)基木塑复合材料(WPC),考察了几种方法对复合材料力学性能、动态热机械性能及加工性能的影响,并借助扫描电子显微镜(SEM)对复合材料界面进行了形貌分析。结果表明:MAH和DCP共同改性HDPE基WPC,在改善复合材料界面相容性的同时也提高了基体强度,材料综合性能最佳。

竹塑复合材料界面改性研究现状及展望

竹塑复合材料(Bamboo-Plastic Composites,BPC)是木塑复合材料范畴内的新兴产品,是一种绿色、可循环利用的环境友好型生物质复合材料。现阶段对竹纤维与塑料进行界面改性以提升材料性能是BPC研究领域的热点方向,主要阐述了近年来竹塑复合材料界面改性研究的现状与进展。从纤维预处理改性、聚合物改性、助剂增容改性3个方面对国内外BPC界面改性研究现状进行了概述;从性能评价手段、生产工艺、产品质量控制等方面归纳了BPC界面改性研究存在的不足;同时从成本控制、界面改性机理探索、数学模型验证等角度对BPC界面改性的发展趋势进行了展望。

木塑复合材料界面改性研究进展

从木质纤维改性、树脂改性以及添加第三组分等方面对近年来国内外木塑复合材料界面改性相关研究进行了综述,总结了不同改性方法对木塑复合材料物理力学性能的影响,探讨了界面改性中存在的问题,并对木塑复合材料界面改性研究进行了展望。

界面改性剂在聚丙烯／高岭土二相复合体系中的作用

从高岭土（Ｋａｏｌｉｎ）填充聚丙烯（ＰＰ）体系的界面分子设计入手，研究了界面改性剂对填料的分散性，聚丙烯基体的结晶行为，填充熔体流变性质以及材料力学性能的影响．结果表明，界面改性剂降低了填料的高表面能，改善了填料分散状况．界面改性剂的加入，填充熔体粘度接近纯聚丙烯数值．经界面改性剂处理后，填充材料缺口悬臂梁冲击强度随填料量的增加而急剧升高，在填料量为３０Ｗｔ％时，冲击强度达到４８０Ｊ／Ｍ，是未处理材料的十二倍，添加至填料量为５０ｗｔ％时，冲击强度没有明显降低．

CVD-SiC界面改性涂层对气相渗硅制备C_f/SiC复合材料力学性能的影响

在气相渗硅制备C_f/SiC复合材料时,界面改性涂层非常重要。良好的界面改性涂层一方面起到保护碳纤维不受Si反应侵蚀的作用,另一方面起到调节纤维和基体界面结合状况。通过在C纤维表面制备CVD-SiC涂层来进行界面改性,研究CVD-SiC界面改性涂层对GSI C_f/SiC复合材料力学性能和断裂特征的影响,并分析其影响机制。结果表明:无CVD-SiC涂层改性的C_f/SiC复合材料力学性能较差,呈现脆性断裂特征,其强度、模量和断裂韧度分别为87.6MPa,56.9GPa,2.1MPa·m1/2。随着CVD-SiC涂层厚度的增加,C_f/SiC复合材料的弯曲强度、模量和断裂韧度呈现先升高后降低的趋势,CVD-SiC涂层厚度为1.1μm的C_f/SiC复合材料的力学性能最好,其弯曲强度、模量和断裂韧度分别为231.7MPa,87.3GPa,7.3MPa·m1/2。厚度适中的CVD-SiC界面改性涂层的作用机理主要体现在载荷传递、"阻挡"Si的侵蚀、"调节"界面结合状态3个方面。

硼酸铝晶须增强6061铝复合材料的界面改性

采用溶胶凝胶γ- Al2 O3涂层涂覆硼酸铝晶须方法来改善硼酸铝晶须增强 60 61 Al复合材料的界面性能。结果表明 :试验采用的涂覆工艺可以在硼酸铝晶须表面获得 40 nm厚的氧化铝涂层。硼酸铝晶须与铝合金基体在压铸过程中生成的几乎连续的脆性尖晶石产物使晶须连续性结构损伤严重。γ- Al2 O3涂层虽然不能完全阻止界面反应的发生 ,但是却有效地抑制了尖晶石界面反应 ,保持了硼酸铝晶须的结构完整性。