氢氧化镁/可膨胀石墨/聚丙烯复合材料的热降解过程与燃烧行为

以可膨胀石墨(EG)和氢氧化镁(MH)为无卤阻燃剂,通过熔融共混法制备了无卤阻燃聚丙烯(PP)复合材料(EG/PP、MH/PP和MH/EG/PP),采用热重法研究了复合材料的热降解过程,以氧指数(LOI)和垂直燃烧(UL-94)评价研究了复合材料的阻燃性能,采用锥形量热仪研究了复合材料的燃烧行为.结果表明:MH和EG间存在显著的协同阻燃作用,在阻燃剂质量分数为60%时,MH与EG质量比为5∶1的MH/EG/PP材料其氧指数可以达到29.7,与MH/PP复合材料相比提高了11.2%;EG与MH协同具有良好的降低热释放作用,与PP和MH/PP相比,MH/EG/PP复合材料的热释放速率峰值(peak-HRR)分别降低了73.9%和34.2%;EG和MH的协同作用大幅度降低了MH/EG/PP的质量损失速率;结合残炭的形貌结果,揭示了EG和MH协同阻燃机理的关键在于增强了炭层的隔热和隔氧作用.

球磨石墨/聚丙烯复合材料的制备与性能研究

以石墨粉为原料、氢氧化钾(KOH)为剥离剂,采用球磨方法对石墨进行处理,随后通过熔融共混制备球磨石墨/聚丙烯复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TG)对球磨石墨的结构和形貌进行表征,获得了导电性能和导热性能的复合材料。

聚丙烯-石英砂-石墨三元复合材料的制备及性能研究

以二氧化硅(SiO_(2))和石墨(Graphite)为填料,聚丙烯(PP)为基体,通过机械球磨混合,高温加热成浆料,模压成型制备了聚丙烯-二氧化硅-石墨三元复合材料(PSG),并对复合材料的抗压强度和表面电阻率进行了测试,研究了石英砂和石墨的含量对PSG性能的影响。研究结果表明:石墨的添加可以提高PSG的电导率,当石墨含量达到14%时,PSG的表面电阻率为1.9×10^(8)Ω,具有抗静电性能;随着石英砂的添加,PSG的抗压强度表现为先增加后减少的变化规律,当石英砂的含量为65 wt%时,PSG的抗压强度达到最大值73 MPa,与聚丙烯-石墨复合材料相比提高了1.3倍。

魔芋葡甘聚糖协同碳酸钙增强聚丙烯复合材料的制备

目的拟在利用天然可降解高分子替代部分聚丙烯(PP)制备一种新型复合材料。方法采用聚丙烯作为复合材料的基质,向基质中加入魔芋葡甘聚糖(KGM)、碳酸钙(CaCO_(3)),并按照一定比例通过桌面挤出机混溶挤出制粒,再将半成品颗粒利用注塑机注塑成型制备成PP/KGM/CaCO_(3)复合材料,同时探究KGM、CaCO_(3)对PP/KGM/CaCO_(3)复合材料的冲击性能和拉伸性能的影响。结果通过单因素实验可知,当KGM体积分数为10%、CaCO_(3)体积分数为5%时,PP/KGM/CaCO_(3)复合材料的力学性能最优。结论该复合材料相互融合程度较好,抗冲击和伸强度较高,安全系数较好,可应用于食品包装和生活用品行业领域。本研究可为KGM的资源化利用提供一定的参考依据。

硅烷偶联剂改性聚丙烯纤维水泥基复合材料的性能研究

本文使用不同类型(KH550和KH560)和不同浓度(0.5%、1.0%、1.5%和2.0%,质量分数)的SCA对聚丙烯纤维(PPF)进行表面改性,通过无侧限抗压强度试验和抗折试验,研究了SCA改性聚丙烯纤维水泥基复合材料的承压能力,并使用扫描电子显微镜对改性后的聚丙烯纤维水泥基复合材料进行了微观表征。结果表明:KH560改性聚丙烯纤维对水泥基复合材料的流动度影响较大,KH550次之;整体上,SCA浓度越接近1.5%,对聚丙烯纤维水泥基复合材料流动度的影响越大;随着KH550浓度增大,水泥基复合材料孔隙率总体呈降低趋势,随着KH560浓度增大,水泥基复合材料孔隙率呈先下降后上升的趋势,并且浓度为1.5%时孔隙率最小;两种SCA均提高了PPF表面的粗糙度,并能在PPF-SCA-基体界面实现化学键连接;两种SCA对聚丙烯纤维水泥基复合材料抗折强度的影响较小,但能有效提高抗压强度。总体而言,KH550改性效果优于KH560。

玻璃纤维增强聚丙烯基叠层复合材料的力学性能

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料(GRPP)具备优异的刚性,但韧性较差;而聚丙烯(PP)的韧性好,在机械外力作用下不易损伤变形。把PP和自增强聚丙烯(SRPP)两种材料分别用作夹芯结构,GRPP用作蒙皮结构,采用真空袋压工艺制备“三明治”叠层复合材料。利用万能试验机等设备测试夹芯同厚度占比下GRPP/PP和GRPP/SRPP两种复合材料的拉伸性能、弯曲性能和层间剪切性能。试验结果表明,全PP材料的引入增强了GRPP的整体韧性,但都会损伤GRPP的原有刚性。同厚度占比下,SRPP对GRPP拉伸模量的保留率比PP高15%;SRPP对GRPP弯曲模量的保留率比PP高5%;但GRPP/SRPP的层间剪切强度(13 MPa)低于GRPP/PP的层间剪切强度(17 MPa)。

碳纤维编织网与聚丙烯水泥基复合材料加固圆柱轴压试验

完成了14个基于碳纤维编织网与聚丙烯纤维水泥基复合材料加固圆柱的轴压性能试验,得到了各试件的极限承载力与破坏形态,测得了各试件平均压应力-混凝土应变曲线、平均压应力-碳纤维编织网应变曲线及各试件极限承载力柱状图,分析了加固层水泥基复合材料中聚丙烯纤维含量、碳纤维编织网包裹层数及网格大小等参数对试件轴压性能及破坏机理的影响。试验结果表明:采用碳纤维编织网与聚丙烯纤维水泥基复合材料加固圆柱可明显提高其极限承载力;试件主要破坏形态为纵向压劈破坏,脆性破坏特征明显;加固层少量聚丙烯纤维含量(质量比0.05%,0.15%,0.25%)的改变对试件承载力的提高不明显;在一定范围内试件承载力随碳纤维编织网包裹层数的增加而提高;相比于2 cm网格碳纤维编织网,1 cm网格碳纤维编织网对试件承载力的提高效果更好。

填料对食品接触类聚丙烯复合材料结构与性能的影响

通过熔融共混法将硅灰石、晶须、滑石粉等填料引入聚丙烯(PP)/乙烯-辛烯共聚物/线型低密度聚乙烯中,制备了PP复合材料,并采用DSC,SEM,DMA等方法研究了填料对PP复合材料结构和性能的影响。实验结果表明,无机填料的引入改善了PP复合材料的结晶性能。与硅灰石和晶须相比,滑石粉可有效促进层间分子链段的规整排列,在基体中形成相对完善的填料网络,提高PP复合材料的储能模量,使其拉伸强度和弯曲强度较未改性PP分别提高了55.6%和86.9%,且高添加量下冲击强度未发生明显降低,小分子析出物降至1.49%(w),满足食品接触材料的使用要求。

聚丙烯/氧化锆复合材料的制备及介电性能研究

通过乳液包覆法对氧化锆(ZrO_(2))粉末进行表面改性,以提高其在聚丙烯(PP)基体中的分散性,继而探究改性聚丙烯/氧化锆复合材料(PP/g-ZrO_(2))的介电性能、热学性能和力学性能。结果表明,1 kHz测试频率下时,当g-ZrO_(2)添加含量为50%时,PP/g-ZrO_(2)的介电常数提高至4.28,介电损耗缓慢提升;此外,改性后复合材料在400℃时的热稳定性明显提高,当g-ZrO_(2)添加量为20%时,复合材料拉伸强度可达38.33 MPa,结合改性前后ZrO_(2)在PP基体中的团聚状态分析,当ZrO_(2)填料添加量为30%时,复合材料的综合性能最优。

回收聚丙烯纳米复合材料的性能

采用硅烷偶联剂和硬脂酸对纳米二氧化硅(nano-SiO2)进行了复合改性,再通过双螺杆挤出机熔融共混制备了回收聚丙烯(RPP)纳米复合材料。研究表明,改性nano-SiO2有良好的疏水亲油性能和良好的分散效果。随着改性nano-SiO2质量分数的增加,RPP纳米复合材料的熔体质量流动速率先增大后减小,当改性nano-SiO2的质量分数为1%时,复合材料的熔体质量流动速率达到最大值。当改性nano-SiO2的质量分数仅为0.5%时,RPP复合材料的缺口冲击强度达到最大值22.23 kJ/m^(2),比0.5%未改性nano-SiO2/RPP的缺口冲击强度提高了134.99%。随着改性nano-SiO2质量分数的不断增加,复合材料的拉伸强度呈先增大后下降的趋势,3%改性nano-SiO2/RPP的拉伸强度达到最大值20.6 MPa。当红磷(RP)的质量分数为20%,改性nanoSiO2的质量分数为2%和3%时,RPP复合材料的阻燃级别达到UL94 V-0级。通过研究改性nano-SiO2对RPP的结构和性能的影响,为回收聚烯烃材料的高质化再生利用提供了价值参考。

聚丙烯纤维增强水泥基复合材料的基本力学性能研究

文中通过对聚丙烯纤维(PP)增强水泥基复合材料的抗压、抗折试验发现,PP纤维的加入可以改变复合材料破坏模式,提升复合材料的抗压、抗折性能,使水泥基体由原来的脆性破坏转变为延性破坏。当PP纤维掺量为2%时,FRCC-2.0具有抗压、抗折强度最优值,分别为81.67 MPa和11.47 MPa。

新型石墨烯复合材料在金属防腐蚀领域的研究进展

介绍了石墨烯复合材料的防腐蚀原理,总结了国内外石墨烯和氧化石墨烯防护膜在金属防腐蚀领域的研究现状及存在的问题。简要介绍了改性石墨烯复合涂层的制备工艺及其效果。从无机纳米氧化物/石墨烯复合材料、聚苯胺/石墨烯复合材料、聚氨酯/石墨烯复合材料和硅烷/石墨烯复合材料等四方面综述了改性石墨烯复合材料在金属防护中的应用,指出目前我国石墨烯复合材料存在的主要问题,并对石墨烯复合材料在金属防腐蚀领域的研究方向进行了展望。

石墨烯/高分子复合材料研究进展的可视化分析

为了解石墨烯/高分子复合材料研究领域的研究现状,利用CiteSpace软件对2004—2023年期间该领域的文献进行可视化分析,通过主题检索构建数据集,从时间分布、国家合作、机构合作及文献共被引分析该研究领域的发展情况。石墨烯/高分子复合材料领域研究活跃,中国、美国、印度为主要研究力量,中国的发文数占所有国家发文数的45%;电磁干扰、热导率及石墨烯纳米片是该领域的三个主要聚类,近期的研究热点为石墨烯/高分子复合材料用于电磁干扰,掺入石墨烯的高分子材料具有高电磁屏蔽效率。突变性分析结果表明,近期该领域的研究趋势为石墨烯增强复合材料,在低添加量下,石墨烯对复合材料力学性能的增强效果显著。

磁性石墨烯气凝胶复合材料的制备及其性能研究

针对石墨烯材料在吸波领域存在介电常数较大、阻抗匹配差等缺点,采用水热法调控石墨烯与Fe_(3)O_(4)的比例,制备一种兼具宽频带、轻质、高吸波性能的磁性石墨烯气凝胶复合材料(Fe_(3)O_(4)/GA)。对复合材料的形貌、结构及吸波性能进行表征和分析,结果表明,该复合材料呈三维多孔结构,Fe_(3)O_(4)纳米颗粒均匀负载在石墨烯表面;复合材料在较宽的频带上均表现出优异的吸波性能,且随着Fe质量的增加复合材料的吸波性能逐渐增强;当FeCl_(3)·6H_(2)O添加质量为0.42 g时,复合材料Fe_(3)O_(4)/GA-0.42的RLmin在15.6 GHz处达到-49.75 dB,厚度为3 mm时的有效吸收频带宽为7.12 GHz,具有良好的吸波性能。

石墨烯光催化降解甲醛复合材料性能的研究进展

甲醛为室内常见的挥发性有机污染物之一,长期吸入会对人体造成不可逆的伤害。光催化降解甲醛是当今净化甲醛的研究热点与市场首选,但单一的光催化剂仍存在一些问题。石墨烯是一种新型二维碳材料,具有大比表面积、高导电率、强化学稳定性等特点,在光催化技术领域展示出良好的应用前景。本文详细介绍了石墨烯光催化降解甲醛复合材料的机理,总结了石墨烯/光催化降解甲醛二元与三元复合材料相关性能的研究进展,分析了现存问题,对未来的发展方向进行了展望。

环氧树脂/石墨烯复合材料的制备及其性能

为提高环氧树脂的导电性能和电磁屏蔽性能,将石墨烯作为导电填料添加到环氧树脂中制备了环氧树脂/石墨烯复合材料,并研究了石墨烯含量对复合材料力学性能及微观形貌的影响。结果表明:添加石墨烯使复合材料的电导率和电磁屏蔽效率显著提高。石墨烯含量为10.0%(w)时,复合材料的电导率和电磁屏蔽效率分别为1.34×10^(-3)S/m,2.95 dB;石墨烯含量为7.5%(w)时,复合材料的冲击强度为1.67 kJ/m^(2),较纯环氧树脂提高了50%。

石墨膜/铝复合材料制备工艺与性能研究

将石墨膜和铝箔以铺层的形式交替排布,采用真空热压烧结技术制备石墨膜/铝复合材料,研究真空热压烧结参数对复合材料微观组织和性能的影响。结果表明:石墨膜在复合材料中分布均匀,符合预期构型设计;真空热压烧结参数对复合材料微观组织影响显著,优化后的制备工艺参数为640℃/50 MPa/100 min,该条件下制备的复合材料界面结合良好,致密度高,没有检测到Al_(4)C_(3)相;随着石墨膜体积分数的增加,复合材料面内热导率呈现先增加后下降的趋势,石墨膜体积分数为30%时,复合材料面内热导率最大,为219.71 W/(m·K)。

石墨烯增强金属基复合材料界面研究进展

金属基复合材料是由高强度增强相与金属基体组成,因具备优良的综合性能,在各领域内展现出广阔的应用潜力。与常规增强相不同,石墨烯是一种由碳原子以sp^(2)杂化轨道组成六角呈蜂巢状晶格的二维碳纳米材料,因其独特的结构而具有优异的电学、力学、热学和光学等特性。石墨烯增强金属基复合材料已经成为先进复合材料领域的研究热点,而对于金属基复合材料,其综合性能与界面的结构和性质关联密切。从近年来石墨烯增强金属基复合材料界面微观组织及理论研究出发,对常见石墨烯增强金属基复合材料体系的界面结构及力学性能进行总结,同时总结计算机模拟手段在分析界面结构、界面结合强度以及界面微观断裂机制等方面的进展,为设计和优化金属基复合材料界面提供理论依据。

金属基石墨烯复合材料的合成机理及工艺方法

石墨烯具有良好的力学性能、导电导热和耐腐蚀性能,大部分纯金属只有在某些方面有着单一的良好性能,而不具备多维度的优良材料性能,金属基复合材料可以弥补纯金属在单一方面性能的不足,具有比单一基体更优异的性能;石墨烯/金属基复合材料(Gr-MMC)在航空航天、汽车、电子和军事领域有着广泛的应用。详细介绍了微观层面金属基表面沉积石墨烯的机理,在不同的金属表面石墨烯会表现出不同的行为,其中铜、钌、铱、镍是比较有代表性的几种金属,通过研究在不同金属上的沉积机理能够更好地从微观层面指导金属基复合材料的制备;金属基石墨烯复合材料的制备工艺针对不同的金属大致可以分为液相法、固相法和沉积处理,对于每种工艺方法的特点和不足也有所提及。

环境因素对氧化石墨烯水泥基复合材料导电、压敏性能的影响

制备水泥基传感器,实现水泥基体的自感应,是目前结构健康监测领域极具发展前景的研究方向之一。将氧化石墨烯(GO)掺入水泥,制备氧化石墨烯水泥基材料(GO/CCs),能改善水泥基体的力学性能及压敏性能。因此,GO/CCs受到了学者们的广泛关注。由于水泥基传感器会受环境因素影响,环境的变化会使水泥复合材料的温度及含水量发生变化,这将影响水泥基传感器的实际使用。目前,环境因素对GO/CCs性能的影响研究较少,尤其是环境因素对GO/CCs导电性能、压敏性能的影响。本工作通过超声波与聚羧酸减水剂结合的方法,制备了不同GO掺量的GO/CCs试件,研究了含水量和温度对GO/CCs导电性能的影响,测试了含水量对不同GO掺量试件压敏性能的影响。通过SEM及电化学阻抗谱(EIS)测试分析了GO/CCs的微观形貌及导电机理。结果表明,含水量及温度对GO/CCs的导电性能有较大影响,水分的提升使GO/CCs离子导电增强。温度敏感系数(TC)随GO掺量增加先增大后减小。不同含水量状态的GO/CCs提升其压敏性能的最佳掺量不同。0.1%掺量的GO能使水饱合状态的GO/CC试件内部的电接触更加稳定。本研究为进一步推进水泥基传感器在结构健康监测中的应用提供了指导。