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。

一种潜在的组织工程支架材料——细菌纤维素

纤维素是丰富的天然聚合物,主要分布于植物以及真菌、藻类中。其中,细菌纤维素（Bacterial cellulose,BC）以其独特的超细纤维网络结构、卓越的机械性能、良好的生物相容性和生物可降解性在生物医用领域引起了人们的广泛关注。

亚麻纤维/立构聚乳酸复合材料的制备与性能表征

采用等比例聚左旋乳酸(PLLA)/聚右旋乳酸(PDLA)熔融共混和注塑成型制备了立构聚乳酸(sc-PLA)和10%亚麻纤维(Flax)增强的sc-PLA复合材料,通过力学性能测试、差示扫描量热法、扫描电镜、X射线衍射、维卡软化点测试等方法对2种材料的力学性能、结晶性能、断面形貌以及耐热性能进行了比较。结果表明,制得的sc-PLA与10%Flax/sc-PLA复合材料中立构晶体与均聚物晶体并存,亚麻纤维的加入有利于提高材料的结晶度,其sc晶体生成率由66.4%提高到92.7%。与均聚物PLLA相比,sc-PLA的耐热性能虽有所增强,但力学性能还有待提高。加入了10%亚麻之后,复合材料力学性能明显改善,其拉伸强度、拉伸模量以及悬臂梁缺口冲击强度比sc-PLA分别提高了34.1%,49.8%和289.1%。此外,10%Flax/sc-PLA复合材料还具有较好的耐热性能,其维卡软化温度达到了155.6℃,比PLLA提高近92℃。

多巴胺改性对位芳纶浆粕及其增强橡胶复合材料的性能研究

利用多巴胺氧化自聚合可形成一层薄的强黏性复合层的特性,对聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA,对位芳纶)浆粕(AP)表面进行改性修饰,并对改性后的芳纶浆粕进行了X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、热失重分析等表征。进一步以丁腈橡胶(NBR)为基体,研究了不同浓度多巴胺浸渍液处理的改性芳纶浆粕及其含量对增强NBR复合材料力学性能的影响。结果表明,聚多巴胺成功附着在AP表面,并在浸渍液质量浓度2.0 g/L、浸渍时间24 h的实验条件下,改性效果最佳。改性芳纶浆粕的热性能与改性前相比稍有所下降,但仍具有良好的热稳定性能。改性后AP与NBR界面黏结性能有所改善,并显著提高了复合材料的力学性能。

粘胶纤维与Lyocell纤维增强聚乳酸复合材料的性能比较

以聚乳酸(PLA)为基体,分别采用粘胶纤维与Lyocell纤维这2种典型的再生纤维素纤维为增强纤维,通过熔融共混和注塑成型制备了再生纤维素纤维/PLA复合材料,并对这2种复合材料的性能进行了比较研究。结果表明,采用粘胶纤维或Lyocell纤维增强均可有效提高PLA复合材料的结晶度、力学性能和维卡软化温度。粘胶纤维的锯齿形截面有利于其与PLA基体的结合,因此粘胶纤维/PLA复合材料具有略高的冲击强度及拉伸强度。Lyocell纤维增强更有利于复合材料结晶度的提高,使得Lyocell/PLA复合材料具有更高的弹性模量和维卡软化温度。

棉纤维/聚乳酸复合材料的制备与性能研究

采用熔融共混、注塑成型法制备了棉纤维/聚乳酸复合材料,并通过力学性能测试、DSC及SEM等方法分别研究了棉纤维含量对复合材料力学性能、结晶度及界面形态结构的影响,在此基础上进一步探讨了棉纤维长度对复合材料力学性能的影响。结果表明:在实验范围内,随着棉纤维含量的增加,复合材料的结晶度和弯曲模量都逐渐增加,而拉伸强度和冲击强度则呈现先增加后下降的趋势。此外,棉纤维长度对复合材料力学性能也有一定影响。当棉纤维长度为4 mm且含量为20%时,棉纤维在聚乳酸基体中的分布较均匀、结合性能相对较好,所得到的棉纤维/聚乳酸复合材料的综合性能较佳。

Lyocell纤维/立构聚乳酸复合材料的结构与性能

采用Lyocell纤维作为增强纤维,与等比例聚左旋乳酸(PLLA)/聚右旋乳酸(PDLA)熔融共混并通过注塑成型制备了Lyocell纤维/立构聚乳酸(Lyocell/sc-PLA)复合材料,通过DSC、偏光显微镜(POM)、力学性能测试、SEM、维卡软化温度测试等方法,探讨了Lyocell纤维增强对sc-PLA的结构与性能的影响。结果表明:Lyocell/sc-PLA复合材料比sc-PLA的晶体结晶速率更快、球晶尺寸更小,复合材料总结晶度及立构晶体(sc)生成率大幅提高。与sc-PLA相比,Lyocell/sc-PLA复合材料的拉伸强度、杨氏模量及缺口冲击强度分别提高了9.0%、41.2%和47.5%。此外,Lyocell/sc-PLA复合材料的维卡软化温度达到了175.1℃,比sc-PLA提高了106℃,热稳定性显著提高。

原纤化Lyocell纤维/聚乳酸复合材料的结构与性能

采用均质分散法制备原纤化Lyocell纤维,探讨了不同初始纤维长度对Lyocell纤维原纤化程度的影响,在此基础上,进一步通过熔融共混和注塑成型制备原纤化Lyocell/聚乳酸(PLA)复合材料,探讨了初始纤维长度对原纤化Lyocell/PLA复合材料结构与性能的影响。结果表明,相同处理条件下,纤维初始长度越长,Lyocell纤维原纤化程度越低。Lyocell纤维原纤化能改善纤维与基体的界面结合,从而进一步提高复合材料的力学性能。初始纤维长度对原纤化Lyocell/PLA复合材料的拉伸性能无显著影响,而初始长度为4 mm的原纤化Lyocell/PLA复合材料的缺口冲击强度最大,比未原纤化复合材料提高19.0%。此外,Lyocell原纤化后还可进一步提高复合材料的维卡软化温度,当纤维初始长度为10 mm时,原纤化Lyocell/PLA复合材料的维卡软化温度最高,达到161.4℃。

木质素/聚乳酸复合材料的结构与性能

通过熔融共混和注塑成型制备了木质素/聚乳酸复合材料,并通过差示扫描量热分析、力学性能测试、维卡软化点温度测定、扫描电镜、吸水率测试等方法研究了木质素含量对复合材料的结构与性能的影响。结果表明,木质素/聚乳酸复合材料的结晶度随着木质素含量的提高先减小后增大。随着木质素含量的增加,复合材料的拉伸强度降低,冲击强度呈现先增大后减小的趋势,弹性模量则不断增大。当木质素含量为5%~10%时,复合材料的综合力学性能相对较好。少量木质素的加入有助于提高木质素/聚乳酸复合材料的维卡软化温度。随木质素含量的提高,复合材料的初始接触角增大,即亲水性下降。但浸泡后复合材料的吸水率却随木质素含量提高呈现上升的趋势,即吸水性能提高。

石墨烯/聚酰亚胺复合材料的制备与性能

以对苯二胺(PDA)和联苯四甲酸二酐(BPDA)为单体,合成了聚酰亚胺前驱体——聚酰胺酸溶液。采用溶液共混法将氧化石墨烯与聚酰胺酸复合,经制膜和热酰亚胺化反应制备了石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜。用红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合材料的结构和形态进行了分析。发现被还原的氧化石墨烯已经充分剥离并均匀分散在聚酰亚胺基体中,且与基体树脂结合紧密。力学性能测试表明,石墨烯的加入明显改善了聚酰亚胺的拉伸强度,当石墨烯含量为2%时,复合材料的拉伸强度提高了53%。热失重分析发现,复合薄膜的热稳定性也得到明显改善,相对于纯的聚酰亚胺,添加2%石墨烯的复合材料其热降解温度提高了10℃。

PAN基碳纤维原丝的高锰酸钾改性(英文)

本文使用质量浓度为5%的高锰酸钾溶液对PAN基碳纤维原丝进行不同时间的改性,并利用不同的测试手段对经过改性的原丝进行了表征。相比未经改性的原丝,改性原丝具有较低的拉伸强度,在相当于预氧化(稳定化)温度范围的条件下释放的热量较少。这些实验结果表明,高锰酸钾溶液可以将高锰酸根离子引入PAN原丝内部,使其与丙烯腈单元发生反应,从而有利于纤维的氧化的环化反应。此外,本文还讨论了改性时间对原丝性能的影响。

PMMA/PS纳米复合材料的制备及分散相稳定性研究

Three kinds of nano composite particles were synthesized by seeded emulsion polymerization,which are high crosslinking poly(methyl methacrylate)/polystyrene (PMMA(HC)/PS),high crosslinking poly(methyl meth_acrylate)/low crosslinking poly(butyl acrylate)/polystyrene PMMA(HC)/PBA(LC)/PS and high cross-linking poly(methyl methacrylate)/poly(methyl methacrylate-styrene)/polystyrene(PMMA(HC)/P(MMA-St)/PS).Then the dry particles were molded or extruded to obtain the corresponding nanocomposites.Furthermore,the dispersion stability of nano phases in matrices was investigated during their processing.The results show that the coalescence mechanism of nano phase in these composites is different from that of binary immiscible polymer blends.

碳纳米管增韧PHBV/TPU复合材料的研究

为提高PHBV与TPU两相之间的相互作用力,改善复合材料的力学性能及热稳定性,采用熔融共混法制备了PHBV/TPU/CNTs复合材料。用扫描电镜、X射线衍射仪、差示扫描量热计、热重分析仪和万能试验机分析了材料的表面形貌、晶体结构、热学性能以及力学性能。研究表明:添加碳纳米管(CNTs)后PHBV与TPU两相界面未产生分离,两相之间的作用力有所提高;碳纳米管的加入促进了PHBV的结晶且使其由熔融双峰变为熔融单峰。此外,PHBV/TPU/CNTs复合材料的力学性能及热稳定性也有了显著提高。相比纯PHBV,复合材料的初始降解温度提高15℃,P/30T/3CNTs复合材料的断裂伸长率提高1 800%左右。

高β相多壁碳纳米管/离子液体/聚偏氟乙烯介电材料制备及熔融沉积成型

通过添加离子液体(IL)改性多壁碳纳米管(MWCNT)制备了MWCNT/IL/聚偏氟乙烯(PVDF)复合材料。研究表明,IL-MWCNT的共轭作用能有效诱导PVDF极性β相生成,复合材料β相含量最高可达76.8%,是纯PVDF的2.62倍;材料介电常数可达26.55(100Hz),相比于纯PVDF增大了355%。此外,还探讨了PVDF复合材料的熔融沉积成型(FDM)成型制备最佳工艺参数,这对利用FDM成型制备可设计性器件具有一定的参考价值。

纳米纤维素晶体改性聚乳酸的制备及性能研究

采用溶液浇注法制备了纳米纤维素晶体(NCC)/聚乳酸(PLA)纳米复合材料,系统研究了NCC对PLA结晶性能、力学性能以及耐热性能的影响。采用傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、热失重分析、扫描电子显微镜(SEM)和力学性能测试等手段对复合材料进行了结构表征和性能测试。结果表明,NCC能够促进PLA成核,提高其结晶度;NCC作为增强材料,能够提高聚乳酸的拉伸强度。当NCC的添加量为2%时,复合材料的结晶度高达33.86%,与纯PLA相比,提高了18.1%;其拉伸强度高达53.99 MPa,比纯PLA提高了34.57%,但断裂伸长率稍有下降。此外,添加NCC到PLA中会使材料的热稳定性稍有下降。

氧化石墨烯改性聚乙烯醇纤维的制备及性能研究

采用凝胶纺丝制备了氧化石墨烯(GO)改性的高强聚乙烯醇(PVA)纤维,研究了GO的含量、纺丝工艺对GO-PVA纤维性能的影响。通过红外光谱、热失重和热失重速率、差示扫描分析、X射线衍射等方法对GO-PVA纤维的结构与性能进行了研究。结果表明:GO-PVA纤维具有更好的拉伸性能,当GO质量分数在0.1%的时候,GO-PVA纤维具有最好的拉伸性能,其最大拉伸倍数、强度和模量分别为41倍、15.6 c N/dtex和185 c N/dtex,比纯PVA纤维提高了36.7%、16.4%和79.6%。

可逆交联单壁碳纳米管/聚酰胺复合材料的研究

通过在聚合物基体中添加纳米填料制备高性能和具有多种功能性聚合物基纳米复合材料是扩大其应用范围的有效手段。利用呋喃基团与单壁碳纳米管(SWNTs)在温和条件下的Diels-Alder反应制备了侧链含呋喃基团的芳香族聚酰胺(fPA)和SWNTs可逆交联复合材料(SWNTs/fPA)。结果表明,添加质量分数为0. 6%的SWNTs就能显著改善fPA的机械性能。SWNTs/fPA复合材料具有良好的循环加工性能,并且SWNTs的加入改善了fPA的形状记忆性能。

高强度有机-无机纳米复合自修复材料的制备与表征

自修复材料由于其延长材料使用寿命,节约成本和能源,具有可持续发展等优点,引起了广泛的关注。其中基于可逆共价键的自修复材料因其可以多次重复修复,且键能高于可逆非共价键,更适合于制备高强度的自修复材料。但良好的自修复效果和优异的机械性能往往不能共存,因为动态可逆共价键相较于传统的共价键键能较低,更容易受到破坏,而且良好的自修复效果要求分子链能够快速运动,在损伤表面进行重组。所以,目前对于基于动态共价交联键的聚合物,保持良好的自修复效果的同时提高其力学性能是当前研究的难题所在。为了提高自修复材料的力学性能,将分子尺度的乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷(OVPOSS)通过巯基-烯反应引入交联网络。通过测试表明,OVPOSS质量分数达到10%时,复合材料的机械性能最好,断裂伸长率也有所增加;并且依然具有95%以上的恢复率,达到了在不影响其修复效果的情况下增加力学性能的目的。

聚丙烯腈与改性酶解木质素共混纤维的制备与性能

以丙烯腈(AN)为共聚单体,对酶解木质素(EHL)进行接枝共聚改性,得到了改性酶解木质素(PAN-g-EHL),随后将PAN-g-EHL与聚丙烯腈(PAN)共混制备出PAN/PAN-g-EHL共混纤维。对纤维样品进行了结构与性能表征,并与纯PAN纤维和PAN/EHL共混纤维进行对比。结果表明,聚丙烯腈成功接枝到酶解木质素上,PAN/PAN-g-EHL共混纤维在升温过程中,其放热峰形变宽变弱,放热焓下降。PAN/PAN-g-EHL共混纤维的力学性能与纯PAN纤维相差不大,相容性得到较大改善,吸湿性也得到明显提高。而PAN/EHL共混纤维的力学性能较纯PAN纤维有明显下降,二者之间相容性较差,纤维存在大量的孔洞缺陷。

钴离子掺杂聚多巴胺/聚苯乙烯复合材料

为实现多巴胺的高效聚合,将Co^(2+)引入多巴胺反应体系中,Co^(2+)的催化作用实现了多巴胺的快速聚合。在聚苯乙烯(PS)微球上黏附聚多巴胺(PDA),与不加金属离子的反应相比,当添加的CoCl_2·6H_2O对多巴胺的物质的量分数为40%时,得到相同PDA含量的复合微球的反应时间可以从16 h缩短至1 h,并且复合微球中PDA以及Co含量随着CoCl_2·6H_2O添加量的增加以及反应时间的延长而增加。复合微球粉末经过热压得到的复合材料具有三维网络结构,Co^(2+)的加入使得PDA与PS具有更好的相容性。PDA·Co/PS复合材料的热性能和力学性能比PDA/PS有更多的提升。