偶聯(lián)劑對炭黑/ABS復(fù)合平板材料吸波效能的影響

通過在cb/abs復(fù)合材料中加入mno2發(fā)現(xiàn),在2～18ghz頻率范圍內(nèi),mno2能有效吸收電磁波.分析表明mno2片狀和針狀顆粒形狀以及較高的介電常數(shù)是損耗電磁波的主要原因.

2011年11月3日凌晨1時36分，隨著“天宮一號”與“神舟八號”在距離地球343公里的太空完美對接，形成組合體，中國載人航天首次空間交會對接試驗(yàn)獲得成功，使我國在突破和掌握空間交會對接技術(shù)上邁出了重要一步。

采用硅烷、鈦酸酯和馬來酸酐接枝聚乙烯制備竹塑復(fù)合材料,研究偶聯(lián)劑的種類和含量對竹塑復(fù)合材料性能的影響。結(jié)果表明:采用硅烷和馬來酸酐接枝聚乙烯兩種偶聯(lián)劑制備的復(fù)合材料,具有較高的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。馬來酸酐接枝聚乙烯的加入量達(dá)到竹粉質(zhì)量含量的9%左右時,材料的沖擊強(qiáng)度最高。

采用硅烷偶聯(lián)劑kh-560對木粉/聚乙烯復(fù)合材料進(jìn)行表面涂覆處理,以改善其膠接性能。利用ftir、xps和膠接強(qiáng)度測試等方法研究了硅烷偶聯(lián)劑處理對聚乙烯木塑復(fù)合材料膠接性能的影響。結(jié)果表明,經(jīng)機(jī)械打磨,硅烷偶聯(lián)劑涂覆處理后,偶聯(lián)劑與復(fù)合材料表面形成化學(xué)鍵接;并在材料表面引入了環(huán)氧基團(tuán),從而提高了環(huán)氧樹脂膠黏劑與聚乙烯木塑復(fù)合材料的黏接強(qiáng)度。偶聯(lián)劑的處理效果受偶聯(lián)劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、處理溫度和時間的影響較大,當(dāng)偶聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%、處理溫度120℃、處理時間為20min時,涂覆處理聚乙烯木塑復(fù)合材的黏接性能最佳。

基于化學(xué)鍵理論、可逆水解理論、互擴(kuò)散和互滲透網(wǎng)絡(luò)(idipn)理論、可塑性變形層理論等界面作用理論,介紹硅烷偶聯(lián)劑處理玻璃纖維(gf)對纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料(frp)界面微觀結(jié)構(gòu)和性能以及frp力學(xué)性能的影響。

采用端羧基液體聚酯橡膠改性環(huán)氧樹脂e51制備了一種界面偶聯(lián)劑,用來提高碳纖維復(fù)合材料的界面性能。通過性能測試,研究偶聯(lián)劑對力學(xué)性能的影響。通過xps、dsc和tg分析方法,研究了偶聯(lián)劑對復(fù)合材料界面官能團(tuán)變化、微觀形貌、體系的固化行為及耐熱性能的影響。性能測試結(jié)果表明偶聯(lián)劑可顯著提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。xps分析結(jié)果表明加入偶聯(lián)劑的碳纖維表面與偶聯(lián)劑發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),sem研究表明加入偶聯(lián)劑的復(fù)合材料界面粘接性能得到顯著提高。dsc和tg結(jié)果表明體系玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為106℃,在350℃時熱失重約4.6%。

本文討論了五種偶聯(lián)劑對玻璃纖維／環(huán)氧單向復(fù)合層板電性能和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，玻璃纖維經(jīng)偶聯(lián)劑處理后，其浸潤活化能降低，與環(huán)氧樹脂基體間的化學(xué)反應(yīng)活性得到改善。因此偶聯(lián)劑賦予玻璃纖維與環(huán)氧樹脂基體間以良好的界面粘結(jié)性，從而提高了玻璃纖維／環(huán)氧單向復(fù)合層板的電性能和力學(xué)性能，其提高的幅度大小與偶聯(lián)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。

針對石墨/酚醛樹脂復(fù)合雙極板存在的強(qiáng)度低、脆性大等問題,采用偶聯(lián)劑改性方法來增強(qiáng)復(fù)合雙極板的界面結(jié)合,提高其抗彎強(qiáng)度.研究了偶聯(lián)劑的種類、添加方式及用量對石墨/酚醛樹脂復(fù)合材料雙極板力學(xué)性能和電學(xué)性能的影響.結(jié)果表明:采用石墨改性法可提高石墨/酚醛樹脂復(fù)合雙極板的抗彎強(qiáng)度,但導(dǎo)電性能有所降低;而采用樹脂改性法制備的石墨/樹脂復(fù)合雙極板同時具有較高的電學(xué)和力學(xué)性能.因此樹脂改性法更適合制備復(fù)合雙極板.當(dāng)偶聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為0.7%,采用樹脂改性法分別以硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑改性時,石墨/樹脂復(fù)合材料雙極板抗彎強(qiáng)度和電導(dǎo)率分別為33.3mpa,70.3s·cm-1和32.1mpa,73.8s·cm-1,均滿足燃料電池用石墨/酚醛樹脂復(fù)合雙極板的技術(shù)要求.

為了提高吸波劑對電磁波的吸收性能,用溶膠–凝膠法制備了表面包覆有一定厚度的炭黑(carbonblack,cb)薄膜的鈦酸鋇(batio3,bt)復(fù)合粒子。利用x射線衍射(x-raydiffraction,xrd)和透射電子顯微鏡(transmissionelectronmicroscope,tem)分析復(fù)合粒子的形貌結(jié)構(gòu)。研究了復(fù)合粒子的導(dǎo)電性能、電磁參數(shù)以及對電磁波的吸收性能。結(jié)果表明:bt顆粒直徑在60～100nm之間,包覆層厚度約為20nm。包覆工藝顯著改善了材料的導(dǎo)電性能并提高了介電常數(shù),而且隨著cb粒子在吸波材料基體中含量的不同,它對電磁波吸收性能的影響不同:當(dāng)吸收材料中cb質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到或超過20%時,復(fù)合粒子明顯改善了吸收材料對電磁波的吸收性能。

用激光導(dǎo)熱儀于20～140℃分別測試了填充不同量白炭黑和白炭黑/硅烷偶聯(lián)劑si-69的天然橡膠的熱擴(kuò)散系數(shù)。結(jié)果表明,膠料的熱擴(kuò)散系數(shù)隨著白炭黑/si-69填充量的增加而增大,且與溫度大致呈線性變化趨勢。白炭黑在si-69的表面改性作用下,能與膠料分子鏈形成較好的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使其在天然橡膠基質(zhì)中的分散程度得到改善,從而使膠料的熱擴(kuò)散系數(shù)得以提高。

本文通過熔融共混方法制備高密度聚乙烯(hdpe)/竹粉/復(fù)合材料,研究了偶聯(lián)劑和潤滑劑對復(fù)合材料的payne效應(yīng)和似固體行為的影響。結(jié)果表明,鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量對竹塑復(fù)合材料g’及g’’應(yīng)變依賴性并沒有多大影響;對竹塑復(fù)合材料體系內(nèi)部微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。隨著鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量的變大,低頻區(qū)g’對頻率的依賴性慢慢變大,第二平臺現(xiàn)象慢慢變得不明顯。此外鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑含量的變化還影響g’及tanδ的值,但對η*及g’’的影響不大。潤滑劑的加入對竹塑復(fù)合材料payne效應(yīng)敏感性沒有太大影響。

利用拱形法對制備出的由頻率選擇表面(fss)和兩層吸波材料組成的夾層復(fù)合結(jié)構(gòu)吸波材料的吸波效能進(jìn)行了測試,研究了頻率選擇表面對復(fù)合吸波材料吸波效能的影響。結(jié)果表明:頻率選擇表面的加入改變了吸波材料的工作頻段,拓寬了吸波材料的帶寬,并且頻率選擇表面單元尺寸和電磁波入射角度不同,對其吸波效能的影響也不同。

綜述了塑木復(fù)合材料用潤滑劑和偶聯(lián)劑的作用、新產(chǎn)品和技術(shù)進(jìn)展。常用潤滑劑是乙撐雙硬脂酰胺、硬脂酸鋅及其復(fù)配物,馬來酸酐接枝聚烯烴是最重要的偶聯(lián)劑,分子主鏈引入酐官能團(tuán)的乙烯共聚物是高效新偶聯(lián)劑,不含金屬皂的潤滑劑克服了兩種助劑的互相干擾問題。

美國crompton公司新推出木纖維／天然纖維填充聚乙烯（pe）復(fù)合材料偶聯(lián)劑polybond3029，是馬來酸酐接枝pe，有粒料和微粒料2種粒子供客戶選購。該產(chǎn)品也推薦用于作為石英、玻璃纖維、氫氧化鋁（ath）和其他填料填充pe的偶聯(lián)劑和作為pe與尼龍、evoh等極性聚合物的相容劑：該牌號的上市增加了crompton公司塑木復(fù)合材料（wpc）加工用助劑的實(shí)力。wpc是目前增長快速的市場，老牌號有木纖維填充聚丙烯（pp）用偶聯(lián)劑polybond3200。

本文以廢棄聚丙烯(pp)和雜木粉為主要原料、馬來酸酐接枝聚丙烯(pp-g-mah)和硅烷偶聯(lián)劑(kh550)為界面改性劑,采用壓制成型法制備pp基木塑復(fù)合材料。研究了kh550用量對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響,結(jié)果表明:kh550可以顯著改善木塑復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度。

賓夕法尼亞州的gelest公司推出了一種丙烯酸功能化硅烷sivatetma200，可用作丙烯酸納米復(fù)合材料光固化的偶聯(lián)劑、光纖包層的引發(fā)劑或丙烯酸聚氨酯紫外光固化體系的粘合劑。該公司稱，新產(chǎn)品是azasilane和丙烯酸酯功能化硅烷的結(jié)合，在熱力學(xué)推動下，可在15秒內(nèi)能夠促使近85％硅氧鍵的形成。

本文結(jié)合復(fù)合材料理論和界面化學(xué)知識,對硅偶聯(lián)劑改善玻璃纖維表面機(jī)理進(jìn)行了分析與研究,并通過紅外光譜分析瀝青與硅偶聯(lián)劑改善后的玻璃纖維的作用界面,得出硅偶聯(lián)劑與玻璃纖維發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),與瀝青未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而是簡單的物理纏繞。通過該結(jié)論可以為改善玻璃纖維表面性能,使其能廣泛應(yīng)用于瀝青混合料中提供一定的理論依據(jù)。

在研制玻璃纖維增強(qiáng)造紙污泥纖維板的基礎(chǔ)上,分析了偶聯(lián)劑施加量和玻璃纖維長度對該板材物理力學(xué)性能的影響,并研究了這種板材的復(fù)合機(jī)理.結(jié)果表明:隨著偶聯(lián)劑施加量的增大,玻璃纖維長度的增加,玻璃纖維增強(qiáng)造紙污泥纖維板的各項性能均有所提高,當(dāng)玻璃纖維長度為4cm,偶聯(lián)劑施加量≥0.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時,其各項力學(xué)性能均可達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn).紅外光譜分析發(fā)現(xiàn),偶聯(lián)劑可改善玻璃纖維表面極性,使其與酚醛樹脂膠形成共價連接.掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)偶聯(lián)劑能增加玻璃纖維表面粗糙度,這可進(jìn)一步改善玻璃纖維表面的潤濕性,有利于膠合.

質(zhì)量比為50/50的聚丁二烯接枝聚苯乙烯(pb-g-ps)膠乳用于改性水泥砂漿。利用ftir、dsc和xrd等分析手段考察了膠乳和偶聯(lián)劑對水泥水化作用的影響,聚灰比和偶聯(lián)劑均對水泥水化作用產(chǎn)生影響。隨偶聯(lián)劑含量的增加,改性砂漿中ca(oh)2的百分含量呈先增加后降低的變化趨勢。隨p/c比的增加,改性砂漿中ca(oh)2的百分含量也呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢。利用sem考察了膠乳和偶聯(lián)劑對改性砂漿的形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響,研究表明改性砂漿中各組分緊密的結(jié)合在一起,并且觀察到了樹枝狀的聚合物膜結(jié)構(gòu)。

通過紅外光譜分析及砂漿強(qiáng)度測試,研究了硅烷偶聯(lián)劑對不同種類復(fù)合水泥砂漿的稠度、分層度、抗折強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明,加入硅烷偶聯(lián)劑能提高普通水泥砂漿、苯丙膠乳改性水泥砂漿的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度;當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0·5%時,普通水泥砂漿的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度達(dá)到極大值,提高約10%;當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時,苯丙膠乳改性水泥砂漿的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度達(dá)到極大值,提高約20%;同時,硅烷偶聯(lián)劑還能增大普通水泥砂漿和苯丙膠乳改性水泥砂漿的稠度,但砂漿的分層度略有增大。加入經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理的鋼纖維,能夠提高普通水泥砂漿及苯丙膠乳改性水泥砂漿的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度;當(dāng)鋼纖維用硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的硅烷偶聯(lián)劑水溶液處理時,鋼纖維增強(qiáng)砂漿的抗折、抗壓強(qiáng)度達(dá)到極大值,提高10%以上。

鈣塑復(fù)合包裝材料片材的力學(xué)性能對制品性能有顯著影響,其主要影響因素有加工工藝和材料配方。實(shí)驗(yàn)研究了加工溫度及偶聯(lián)劑的種類、添加量對片材力學(xué)性能的影響。對不同加工溫度下鈣塑片材的力學(xué)性能進(jìn)行了測試分析,確定了最佳擠出溫度為190℃。對不同種類及用量的偶聯(lián)劑對鈣塑復(fù)合包裝材料的力學(xué)性能的影響進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:對鈣塑材料而言,偶聯(lián)劑種類對力學(xué)性能的影響很大,尤其是拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度,硅烷偶聯(lián)劑最適合用于鈣塑材料的偶聯(lián)劑;偶聯(lián)劑的用量對拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度的影響很大,當(dāng)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.25%時,拉伸強(qiáng)度提高了23.24%,沖擊強(qiáng)度提高了近3倍。

研究了導(dǎo)電炭黑40b2填充天然橡膠復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能隨炭黑體積分?jǐn)?shù)的變化規(guī)律,并采用掃描電子顯微鏡觀察了炭黑橡膠體系內(nèi)部的炭黑分布狀況。結(jié)果表明,導(dǎo)熱性能隨炭黑體積分?jǐn)?shù)的變化規(guī)律存在類似于導(dǎo)電逾滲現(xiàn)象的導(dǎo)熱逾滲現(xiàn)象,逾滲閾值在8.3%～1363%之間。在逾滲閾值之后,復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度下降。炭黑橡膠復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能與其微觀結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)。當(dāng)炭黑分?jǐn)?shù)達(dá)到逾滲閾值之時,炭黑在膠料內(nèi)部形成長程聯(lián)結(jié),隨著炭黑體積分?jǐn)?shù)進(jìn)一步增加,炭黑長鏈數(shù)目增多,當(dāng)炭黑體積分?jǐn)?shù)達(dá)到26.2%時,形成了三維導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。繼續(xù)增加炭黑體積分?jǐn)?shù),導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)加密,導(dǎo)熱性能改善趨于平緩。