层状阻燃结构对PBT/IFR复合材料性能的影响

通过熔融共混和模压成型技术制备了聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)/膨胀型阻燃剂(IFR)共混和层状复合材料,其中层状复合材料为3层阻燃结构,内层为非阻燃层(纯PBT),内层外面两层为阻燃层(PBT/IFR)。通过UL94垂直燃烧、极限氧指数(LOI)以及拉伸和冲击性能测试对比分析了两种复合材料的阻燃性能和力学性能。结果表明,与PBT/IFR共混复合材料相比,PBT/IFR层状复合材料的阻燃性能提高幅度更大,虽然低IFR含量下其力学性能低于共混复合材料,但随着IFR含量增加,力学性能下降幅度更小。当层状复合材料中的阻燃层/非阻燃层/阻燃层的厚度比为1.5 mm/1 mm/1.5 mm,即IFR质量分数为22.5%时,其拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度与相同IFR用量下的共混复合材料相当,而阻燃性能与IFR质量分数为30%的共混复合材料相当,其UL 94阻燃等级达到V–0级,LOI提高到24.4%。这表明,采用层状阻燃可控受限结构,可在较低的IFR用量下更好地提高PBT/IFR复合材料的阻燃性能,同时减缓了力学性能下降的幅度。

氧化石墨烯及PBT复合材料的制备与性能

采用Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),再分别采用功能性单体KH-550型硅烷偶联剂和聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)对GO进行功能化改性,制备了GO-g-KH550和GO-g-PVP杂化材料。分别以GO,GO-g-KH550和GO-g-PVP为填料,聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为基体,通过熔融共混-模压成型法制备了不同填料含量的PBT复合材料。测试结果表明:KH550与PVP成功地接枝到了GO的表面上;随着填料质量分数的增加,PBT复合材料的拉伸性能与冲击性能均呈现先增后降的现象,当GO,GO-g-KH550和GO-g-PVP的添加质量分数分别为0.50%,0.50%,0.25%时,复合材料综合性能最佳;当添加的填料质量分数小于0.50%时,填料能均匀的分散在基体材料中,随着添加量的增加,填料逐渐出现团聚现象;填料的加入使复合材料结晶峰向高温方向移动,但结晶度有所下降。

聚偏氟乙烯/酸化多壁碳纳米管复合材料的制备及性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,以酸化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)为功能性纳米填料,通过熔融共混法制备了不同MWCNTs-COOH含量的PVDF/MWCNTs-COOH复合材料。分别采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD),差示扫描量热(DSC),扫描电子显微镜(SEM)、拉伸性能、硬度及维卡软化点温度测试对复合材料结构、微观形貌、力学性能、熔融与结晶行为及耐热性能等进行了测试和表征。FTIR测试表明,MWCNTs被混酸成功酸化成MWCNTs-COOH,有利于增强PVDF与MWCNTs-COOH之间的界面相互作用。XRD测试表明,随着MWCNTs-COOH的加入促进了PVDF的β晶的生成。SEM分析表明,当MWCNTs-COOH质量分数为1.0%时,MWCNTs-COOH被PVDF包覆并均匀地分散到基体中。DSC测试表明,MWCNTs-COOH的加入提升了复合材料的结晶温度、熔融温度和结晶度。当MWCNTs-COOH质量分数为1.0%时,PVDF/MWCNTs-COOH复合材料的拉伸强度可达到60.2MPa,较纯PVDF提高了10.5%,断裂伸长率、邵氏A硬度和维卡软化点温度分别为124%,82.7和161℃。

PBT/TPU/氧化石墨烯三元共混物的制备及性能

采用改进的Hummer法制备了氧化石墨烯(GO),通过熔融共混法分别制备了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)/热塑性聚氨酯(TPU)二元共混物及PBT/TPU/GO三元体系复合材料。结果表明,TPU的加入使PBT/TPU二元共混物的冲击强度显著提高,但拉伸强度降低;而PBT/TPU/GO三元体系复合材料[m(PBT)/m(TPU)=90/10]随着GO的加入其拉伸强度上升,但GO含量过多会导致拉伸强度以及冲击强度降低。差示扫描量热分析(DSC)表明,GO的加入起到了异相成核剂作用,提高了PBT/TPU/GO三元体系复合材料的结晶温度与结晶度。TPU的加入使得PBT/TPU共混物的熔融指数升高;随着GO的加入,PBT/TPU/GO复合材料的熔融指数呈现先升高后降低的趋势。维卡软化温度测试表明,GO的加入提高了复合材料的维卡软化温度及耐热变形性能。

PBT/氧化石墨烯纳米复合材料的制备及热处理

先用Hummer法合成氧化石墨烯(GO),然后用熔融共混法制备了不同GO含量的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纳米复合材料(PBT/GO)。随着GO含量的提高PBT/GO纳米复合材料的拉伸强度和冲击强度都先提高后降低,GO的含量为0.5%的材料性能最佳。将GO含量为0.5%的PBT/GO纳米复合材料在不同温度(150、180和200℃)热处理不同时间(30、60和90 min),研究了热处理对其结构和性能的影响。结果表明,随着热处理温度的提高PBT/GO纳米复合材料的拉伸强度和冲击强度最高达63.2 MPa和11.6 kJ/m2,比热处理前分别提高了36.1%和59.3%。而随着热处理时间的延长其拉伸强度和冲击强度最高分别为62.3 MPa和11.0 kJ/m2,分别提高了34.2%和51.9%。DSC分析结果表明,提高热处理温度和延长热处理时间都能提高复合材料的结晶度,结晶度比热处理前最多分别提高了11.4%和8.6%,温度对结晶度的影响更甚。XRD测试结果表明,热处理并不改变复合材料的晶型结构,只影响其结晶度。导热性能测试结果表明,复合料的结晶度越高则导热性能越好。提高热处理温度,复合材料在50℃和100℃的热导率最高分别为0.49 W/(m·K)和0.42 W/(m·K),比热处理前分别提高了24.1%和18.6%;延长热处理时间,复合材料在50℃和100℃的热导率最高分别为0.46 W/(m·K)和0.37 W/(m·K),比热处理前分别提高了14.6%和5.9%,热处理温度对导热性能的影响更显著。