改性无机填料在复合材料中的应用
有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯光—潮气双固化体系
第21卷第9期应用化学Vol.21No.9 2004年9月 CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED CHEMISTR Y Sep.2004 有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯光2潮气双固化体系 齐宇颂 曾兆华 杨建文 陈用烈3 (中山大学高分子研究所 广州510275) 摘 要 由甲基丙烯酸羟乙酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二2(γ2三乙氧基硅烷基丙基)胺为原料,合成了有机硅 改性聚氨酯丙烯酸酯(Si2PUA)预聚物,预聚物属于宾汉流体。用GPC方法测得预聚物的分子量分散度为 1112,用FTIR和光DSC(DPC)方法研究了预聚物的固化行为,光聚合反应的转化率为5613%,用TG等方法 研究了光、潮气固化膜的膜性能,发现光固化膜的电性能、热性能均好于潮气固化膜的膜性能。 关键词 聚氨酯丙烯酸酯,有机硅,光固化,潮气固化 中图分类号:O631 文献标识码:A 文章编号:100020518(2004)0920918205 紫外光固化涂料以其快干、节能和环保等优势而备受关注。由于光固化体系的固化过程是由光引发的,因此,对于固化对象的形状、厚度、颜色有一定的限制,如小区域阴影部分无法实现光固化。为此,人们研究开发了具有不同反应原理的光2暗双重固化体系[1,2],利用光固化使体系快速定型或达到“表干”,再利用暗反应使阴影或底层部分固化完全,达到体系的“实干”。光、暗双固化保形涂料正是利用这种双重固化原理来实现保形涂层的全面固化,从而实施对各种复杂类型线路板的涂敷保护[36]。本文以二异氰酸酯、甲基丙烯酸β2羟乙酯(HEMA)、硅氧烷偶联剂为原料合成了聚氨酯丙烯酸酯类光敏性有机硅预聚物,可在潮湿条件下实现光、潮气双固化。 1 实验部分 1.1 试剂、仪器和测试方法 甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA,工业品)经干燥后,减压蒸馏,收集105110℃/2000Pa馏分;异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI,CP,华北地区特种化学试剂开发中心);二2(γ2三乙氧基硅烷基丙基)胺(G402,工业品,营口俊业化工制品有限公司);二月桂酸二丁基锡(DB TDL,CP,(Acros Organics Chemical,比利时)公司产品);22羟基222甲基-苯丙酮22(Darocur1173,Ciba公司产品);丁酮(AR,广州化学试剂厂),用前以分子筛干燥;阻聚剂对甲氧基苯酚(M EHQ,CP,上海信博森化工有限公司)。固化膜的硬度、附着力、冲击强度、柔韧性等性能分别按国家相关标准G B6739286、G B1720279、G B1732293、G B/T1731293测定。 Nicolet210型傅立叶红外光谱(美国)光谱仪,涂膜法测IR谱;Waters224型凝胶渗透色谱仪(GPC,美国),以THF为溶剂,测预聚物数均分子量(M n);Brookfield DV2Ⅱ+型旋转粘度计(18号转子, Brookfield corporation,美国),室温测涂料粘度;改装的CDR21差示扫描量热仪(DPC),记录聚合放热速率曲线,并用Origin710软件处理,得光聚合转化率曲线[7];紫外光强度以UV2A型照度计(北京师范大学光电仪器厂生厂)测定,仪器探头敏感波长范围为320400nm,测得光强为8189W/m2(日本);岛津TG A250型热分析仪,升温速率为20℃/min,在N2气气氛(40mL/min)中,测固化膜室温至600℃的TG曲线;ZC236型高阻计(上海第六电表厂)测固化膜电阻。 1.2 Si2PUA预聚物的合成 有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯(Si2PUA):在装有搅拌器、温度计和回流冷凝器的干燥三颈烧瓶中加入适量的IPDI,于室温下缓慢加入HEMA、DB TDL(质量分数为0103%)和M EHQ的混合液,控制滴加 2003212201收稿,2004203207修回 广东省重大科技专项(粤财企[2001]367号)资助项目 通讯联系人:陈用烈,男,1937年生,博士,教授;E2mail:cescyl@https://www.360docs.net/doc/ad8090842.html,;研究方向:功能高分子
复合材料界面与设计
先进聚合物复合材料界面设计与表征进展 姓名：卢刚班级：材研1005 学号：104972100244 摘要：本文简述了界面的形成与作用机理，着重介绍了聚合物基复合材料界面改进的几种方法。 关键词：聚合物；复合材料；界面 Abstract：This paper briefly describes the formation of the interface and the mechanism of action,mainly introduces some methods about the UI improvement of the polymer-based composites. 1引言 聚合物基复合材料是由纤维和基体结合为一个整体，使复合材料具备了原组成材料所没有的性能，并且由于界面的存在，纤维和基体所发挥的作用，是各自独立而又相互存在的。 界面是复合材料组成的重要组成成分，它的结构与性能，以及粘合强度等因素，直接关系到复合材料的性能。所以，复合材料界面问题的研究有着十分重要的意义。 现代科学的发展为复合材料界面的分析表征提供了强有力的手段。扫描电镜、红外光谱、紫外光谱、光电子能谱、动态力学分析、原子粒显微镜等，在复合材料界面分析表征中得到充分利用，为揭示界面的本质、丰富界面的理论做出了重要贡献。 2界面的形成与作用机理 2.1界面的形成 复合材料体系对界面要求各不相同，它们的成形加工方法与工艺差别很大，各有特点，使复合材料界面形成过程十分复杂，理论上可分为两个阶段：第一阶段：增强体与基体在一组份为液态（或粘流态）时的接触与浸润过程。在复合材料的制备过程中，要求组份间能牢固的结合，并有足够的强度。要实现这一点，必须要使材料在界面上形成能量最低结合，通常都存在一个液态对固体的相互浸润。所谓浸润，即把不同的液滴放到不同的液态表面上，有时液滴会立即铺展开来，遮盖固体的表面，这一现象称为“浸润”。
复合材料的界面改性
界面及界面改性方法 界面结合强度低，则增强纤维与基体很容易分离，在材料的断面可观察到脱粘、纤维拔出、纤维应力松弛等现象，起不到增强作用；但界面结合强度太高，则增强纤维与基体之间应力无法松弛，形成脆性断裂。 在研究和设计界面时，不应只追求界面粘结而应考虑到最优化和最佳综合性能。 1、聚合物基复合材料界面 界面结合有机械粘接与润湿吸附、化学键结合等。 大多数界面为物理粘结，结合强度较低，结合力主要来自如色散力、偶极力、氢键等物理粘结力。 偶联剂与纤维的结合（化学反应或氢键）也不稳定，可能被环境（水、化学介质等）破坏。一般在较低温度下使用，其界面可保持相对稳定。增强剂本身一般不与基体材料反应。 聚合物基复合材料界面改性原则： 1）在聚合物基复合材料的设计中，首先应考虑如何改善增强材料与基体间的浸润性。一般可采取延长浸渍时间，增大体系压力、降低熔体粘度以及改变增强体织物结构等措施。２）适度的界面结合强度 ３）减少复合材料中产生的残余应力 ４）调节界面内应力和减缓应力集中 聚合物基体复合材料改性方法 １、颗粒增强体在热塑性聚合物基体加入两性相溶剂(增容剂)，则能使液晶微纤与基体间形成结合良好的界面 ２、纤维增强体复合材料界面改善 a)纤维表面偶联剂 b)涂覆界面层 c)增强体表面改性 2、金属基复合材料界面 金属基体在高温下容易与增强体发生不同程度的界面反应，金属基体多为合金材料，在冷却凝固热处理过程中还会发生元素偏聚、扩散、固溶、相变等。 金属基复合材料界面结合方式有化学结合、物理结合、扩散结合、机械结合。总的来讲，金属基体复合材料界面以化学结合为主，有时也会出现几种界面结合方式共存。 金属基体复合材料的界面有3种类型：第一类界面平整、组分纯净，无中间相。第二类界面不平直，由原始组分构成的凸凹的溶解扩散型界面。第三类界面中含有尺寸在亚微米级的界面反应物。多数金属基复合材料在制备过程中发生不同程度的界面反应。 金属基复合材料的界面控制研究方法： 1）对增强材料进行表面涂层处理在增强材料组元上预先涂层以改善增强材料与基体的浸润性，同时涂层还应起到防止发生反应的阻挡层作用。 2）选择金属元素改变基体的合金成分，造成某一元素在界面上富集形成阻挡层来控制界面反应。尽量避免选择易参与界面反应生成脆硬界面相、造成强界面结合的合金元素 3）优化制备工艺和参数金属基体复合材料界面反应程度主要取决于制备方法和工艺参数，因此优化制备工艺和严格控制工艺参数是优化界面结构和控制界面反应的有效途径。 3、陶瓷基复合材料的界面 陶瓷基体复合材料指基体为陶瓷材料的复合材料。增强体包括金属和陶瓷材料。界面结合方式与金属基体复合材料基本相同，有化学结合、物理结合、机械结合和扩散结合，其中以化学结合为主，有时几种结合方式同时存在。 陶瓷基体复合材料界面控制方法
聚氨酯弹性体的制备与改性.doc
1.1 For personal use only in study and research; not for commercial use 1.2 1.3 聚氨酯弹性体概述 聚氨酯的分子结构中含有氨基甲酸酯重复链节的高分子。它是由异氰酸脂单 体和含活泼氢的化合物逐步聚合而成。由于聚氨酯分子结构中存在大量的极性 键，以及分子间稳定的氢键，因此聚氨酯具有许多优异的性能，尤其是物理机械 性能好，耐磨，附着能力强，优良的耐高温、低温性能，耐腐蚀性优良，电性能良 好等等[1～3]。聚氨酯的用途十分广泛：可用于制造弹性纤维、弹性体、涂料、胶 黏剂、软、硬泡沫塑料、人造革等等。随着科学技术地不断发展，聚氨酯弹性 体的性能不断得到提升，新产品层出不穷，广泛应用在国防、航天、石油、医疗、体育、建材等领域，应用前景十分广阔。 For personal use only in study and research; not for commercial use 聚氨酯弹性体又称聚氨酯橡胶（ PUR），它属于特种合成橡胶。传统上按聚氨酯弹性体加工特性的不同，把它分为浇注型（ CPU）、热塑型（ TPU）和混炼型（MPU）三大类。混炼型聚氨脂弹性体是采用聚醚多元醇和异氰酸酯反应制得的固体生胶状聚合物，利用传统橡胶加工机械和加工程序，进行塑炼混炼，用模具硫化成型。浇注型聚氨脂弹性体，它是采用聚醚多元醇和异氰酸脂、扩链剂等配合剂经两步或一步法合成的线型液态聚合物，它是液体状态浇注在模具中，加热、熟化使其转化成具有一定网状结构的橡胶状固体。热塑性聚氨脂弹性体，它是使用聚醚多元醇和异氰酸酯反应生成线型的聚合物，然后经过加工成为颗粒状固 体。 聚氨酯弹性体是弹性体比较特殊的一类，其原材料种类很多，配方多种多样，可调范围很大[4～6]。聚氨酯弹性体硬度范围很宽，是介于橡胶与塑料之间一类特 殊的高分子材料。 1.4 聚氨酯弹性体合成的原料
水性聚氨酯改性的研究进展
水性聚氨酯改性的研究进展 （马宁大连工业大学化工与材料学院116034） [摘要]: 详细叙述了水性聚氨酯的各种改性技术,如交联改性,聚丙烯酸酯,环氧树脂改性,有机硅改性,纳米技术改性,天然产物改性等,并对水性聚氨酯的发展前景进行了展望。[关键词]:水性聚氨酯；改性技术;；展望；环氧树脂;；有机硅树脂 ResearchProgressinModificationT echonologyoftheWaterbornePolyurethane Abstract: The modifications techonology of waterborne polyurethane, such as the crosslinkin gpolyacrylates ,epoxyresin, organosilicon, hano-technology and natural product modifications arediscussed.The prospect of waterbome polyurethane for the future are put forward.; Key words: waterborne polyurethane ;modificationtechonologyprospect 为提高水性聚氨酯涂膜的耐水性和机械性能,可合成具有适度交联度的水性聚氨酯乳液。首先通过,如多元醇、多元胺扩链选用多官能度的合成原材料剂和多异氰酸酯交联剂等合成具有交联结构的水性聚氨酯分散体。然后添加内交联剂或外交联剂实现交,即内交联和外交联。 2.1内交联法 该法合成水性聚氨酯是在聚氨酯大分子中引入个或个以上官能团的单体,生成具有部分交含有联或者支化分子结构的聚氨酯胶束;另一种是在水性聚氨酯乳液中加入可以与乳液稳定共存的内交联剂而这些内交联剂只有在使用时由乳液体系的HLB值、温度、外部能量如紫外光辐射等因素的变化才与聚氨酯树脂中的官能团发生交联反应,生成具有网状个结构的热固性聚氨酯树脂。在大分子中引入含有3或3 个以上官能团的单体生成部分交联或支化结构,即将的聚氨酯树脂的合成一般是采用预聚体分散法交联单体如三聚体或三羟甲基丙烷等与低相对分子质量的聚氨酯预聚体充分混合,在水中分散后再加入扩链剂如乙二胺进行扩链反应。这种方法合成的具有部分交联结构的水性聚氨酯相比于丙酮法制备的水,具有不消耗溶剂(丙酮)且能同时获得高固性聚氨酯含量等优点。,还可采取丙酮法制备这类除预聚体分散法以外内交联型水性聚氨酯,即在预聚体分散前就用部分三官能度的单体如三羟甲基丙烷代替双官能团的单体,用少量丙酮为溶剂解决由于预聚体扩进行扩链反应链后相对分子质量增加而引起的黏度变大的问题,在分散形成乳液后再将丙酮等低沸点溶剂减压脱去,采用这种方法制备的水性聚氨酯具有相对分子质量分布窄、结构及粒径大小可变范围易控制、反应稳定性,但最大的缺点是制备的乳液的涂膜耐溶剂好等优点特别是耐丙酮性能差且工艺复杂,不利于工业化生产。 2.2外交联法 添加外交联剂的水性聚氨酯亦称为水性双组分聚氨酯,水性聚氨酯为一组分,交联剂为另一组分。在,将两组分混合均匀,成膜过程中发生化学反使用时应,形成交联结构。消除涂膜的亲水基团,可大幅度提高涂膜的耐水性,同时也适当提高了涂膜的力学性,聚氨能。水性聚氨酯的结构决定着外交联剂的组成酯分子中带羟基、氨基时,常用的外交联剂有水分散多异氰酸酯、氮杂环丙烷化合物、氨基树脂等;聚氨酯,常用的外交联剂有多元胺、环丙分子中带有羧基时烷的化合物及某些金属化合物,如Al(OH)3，Ca(OH)2等。为了更好地改善聚氨酯的性能,可同Mg(OOCH3)2时添加内交联剂和外交联剂,通过双重作用对聚氨酯进行交联改性。聚
木塑复合材料界面改性
木塑复合材料界面改性 摘要: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。 木塑复合材料是近年来兴起的环保型复合材料，由聚合物基体和木纤维（木粉、竹粉、稻壳、秸秆等）按一定比例加工而成。制备木塑复合材料的聚合物基体有热固性聚合物和热塑性聚合物，而热塑性聚合物可回收利用、连续生产，是制备木塑复合材料的主要聚合物基体。常用的热塑性聚合物有聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)等。由于热塑性木塑复合材料中木纤维的填充量较高，聚合物基体与木纤维之间的界面相容性较差，影响了木塑复合材料的力学性能；此外，氢键的作用也导致木纤维之间的作用力增强，从而影响木纤维在聚合物基体中的分散。因此如何改善聚合物基体与木纤维之间的界面相容性是制备性能优良的木塑复合材料的关键。木塑复合材料的界面改性主要通过改性木纤维或添加界面改性剂的方法进行。木纤维的改性包括物理改性和化学改性。物理改性（如干燥、交联）的主要作用是增强纤维素表面与聚合物基体的啮合；化学改性主要是将纤维素表面的羟基反应掉，形成化学键，如将木纤维表面的羟基进行乙酰化以降低木纤维的表面活化能，或利用相容剂的羧基或酰基与纤维素中的羟基发生酯化反应[1]，如马来酸酐接枝PP(PP-g-MAH)、异氰酸酯、氯化苯甲酰等。从改性效果来看，化学改性方法明显优于物理改性方法。添加界面改性剂改善木塑复合材料界面相容性是使用较多的方法。界面改性剂通常一端含有极性基团，另一端含有非极性基团。极性基团能与木纤维的极性部分亲和，而非极性基团则和极性较弱的聚合物基体亲和。界面改性剂主要是起桥梁的作用，通过降低两相间的界面能，促进木纤维在树脂相中的分散，降低木纤维之间的凝聚力，提高聚合物基体的分散能力；并且加强了高分子链与木纤维间的机械缠结以增强两者的界面亲和力，从而提高复合材料的力学性能。常用的界面改性剂有马来酸酐接枝聚烯烃、硅烷偶联剂、钛酸酯、铝酸酯等[2]。木塑复合材料的界面改性方法多种多样。木纤维的改性或界面改性剂的合成可以在加工木塑复合材料之前独立进行，也可以在加工过程中原位进行，从工业化生产的角度来看，越简单的界面改性方法越有利于降低成本和推广应用。 1热塑性木塑复合材料界面改性的研究进展 1.1PP基木塑复合材料的界面改性 PP是常用的制备木塑复合材料的聚合物之一，但它是非极性聚合物，与木纤维的界面相容性较差。PP-g-MAH是常见的PP基木塑复合材料的界面改性剂[3-5]，因为马来酸酐价格便宜，界面改性效果良好，而且PP-g-MAH可采用反应性挤出，生产效率高。PP-g-MAH能降低木纤维的表面自由能并降低纤维之间的吸附力，增强聚合物基体的渗透能力，改善纤维的分散和取向，通过机械啮合提高界面黏合力。PP-g-MAH与木纤维表面的羟基在碱性催化剂作用下能发生酯化反应，在聚合物与木纤维之间形成桥梁，从而提高界面黏合力[6]。此外，采用马来酸酐对木纤维进行接枝改性也是改善木塑复合材料界面相容性的重要方法。Nenkova等[7]在含有10％马来酸酐的丙酮溶液中采用过氧化二苯甲酰(BPO)和过氧化二异丙苯(DCP)引发马来酸酐对木纤维进行表面改性，木纤维和马来酸酐发生化学反应，增加了界面黏合力，制得的PP基木塑复合材料的力学性能有了较大的提高。Demir等[8]分别采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(AS)、三甲氧基甲硅烷基丙硫醇(MS)和PP-g-MAH作为PP/丝瓜纤维复合材料的界面改性剂，改善了聚合物与丝瓜纤维的相容性，提高了其力学性能和抗吸湿性。AS和MS改性后的复合材料界面黏合力增强，其中MS改性的复合材料力学性能较高。近年来也有研究者采用固相接枝法[9]或熔融接枝法[10]开发出多种单体的PP接枝共聚物，其具有接枝率高、界面改性效果好等优点，是木塑复合材料优良的界面改性剂。
改性酚醛树脂复合材料的研究进展及应用
改性酚醛树脂复合材料的研究进展及应用 综述了改性酚醛树脂复合材料的研究进展，重点介绍了我国改性酚醛树脂复合材料的研究进展及应用，最后指出了我国改性酚醛树脂复合材料今后的发展方向。 标签：酚醛树脂；改性；复合材料 酚醛树脂（PF）由酚类（苯酚、甲酚、二甲酚和间苯二酚等）和醛类（甲醛、乙醛和糠醛等）在酸性或碱性催化剂作用下缩聚而成，是最早合成的热固性树脂。普通酚醛树脂由于受分子结构的限制，热稳定性和残炭率较低，限制了其应用。为了克服传统酚醛树脂脆性较大、交联度低、耐热性不佳、释放游离甲基和游离酚等缺陷，对酚醛树脂进行复合改性是常用的方法，以此获得性能优越的酚醛树脂复合材料，广泛应用于清漆、胶粘剂、涂料、模塑料、层压材料、泡沫材料、耐烧蚀材料等方面。 1.酚醛树脂的结构 酚醛树脂的结构主要有线型酚醛树脂和甲阶酚醛树脂。线型酚醛树脂在加热过程中逐渐软化，温度降至常温后又变硬，即在重复加热、冷却过程中重复塑化、硬化，表现出热塑性，而不具有热硬性。甲阶酚醛树脂含有水分，为聚合度不大的线型分子混合物，溶于水、乙醇、丙酮等溶剂中，具有高温固化性，属可溶性热固性酚醛树脂。 2.复合材料制备研究进展 酚醛树脂反应活性低，固化反应放出缩合水，且必须在高温条件下才能进行固化，制约了其在复合材料领域的应用。为弥补这一缺陷与不足，进一步提高其综合性能，在其分子链极性节点周围形成连接界面，使分子链间的键能增强，通常在酚醛树脂中引入高耐热性纳米材料，可提高其在高温下的质量保持率，降低其高温炭化率，从而使材料在高温下的基本性能得以提高。酚醛树脂的耐热性和增韧改性主要是通过共混或化学反应来实现。 2.1化学改性制备 酚醛树脂的化学改性是指应用化学反应改变苯酚甲醛树脂分子结构的一类改性方法，途径主要有：羟基醚化或环氧化、控制分子链交联状态的不均匀性及引进钼、硼、磷、有机硅等组分，可以提高树脂的耐热性尤其是瞬时耐高温的特性。环氧综合性能良好，能兼顾热固性酚醛树脂和双酚的优势，提高材料的粘接性与耐热性，改善树脂脆性；有机硅的耐热性和耐潮性良好，与酚羟基发生化学反应，可增强酚醛树脂的耐热性与耐水性；硼元素能显著改善酚醛树脂的耐热性、耐瞬间高温性、耐烧蚀性，增强其力学性能。
聚合物基复合材料的界面研究进展
大学研究生课程论文 题目聚合物基复合材料的界面研究进展成绩 专业材料工程 课程名称、代码1512011080405 年级 姓名学号 时间年月 任课教师
聚合物基复合材料的界面研究进展 【摘要】界面的好坏是直接影响复合材料性能的关键因素之一。当复合材料受到外力作用时，除增强材料和基体受力外，界面亦起着极其重要的作用。本文主要综述无机刚性粒子增强复合材料、无机纳米粒子增强复合材料、纤维增强复合材料、原位复合材料的界面特性及其改性方法，并简要介绍了各种复合材料的增强机理，界面相容性。 【关键词】聚合物；复合材料；综述；增强 1 前言 界面是复合材料极为重要的微观结构，它作为增强体与基体连接的“桥梁”，对复合材料的物理机械性能有至关重要的影响。复合材料一般是由增强相、基体相和它们的中间相(界面相)组成，它们各自都有其独特的结构、性能与作用，增强相主要起承载作用，基体相主要起连接增强相和传载作用，界面是增强相和基体相连接的桥梁，同时是应力的传递者[1]。目前对增强相和基体相的研究已取得了许多成果，但对作为复合材料三大微观结构之一的界面问题的研究却不够深入，其原因是测试界面的精细方法运用起来较困难，描述的理论尚不完整，尤其从力学的角度研究界面的性质、作用及其对复合材料力学性能的影响和破坏机理等方面的工作正在开展。界面的性质直接影响着复合材料的各项力学性能[2]，尤其是层间剪切、断裂、抗冲击等性能，因此随着复合材料科学和应用的发展，复合材料界面及其力学行为将越来越受到重视。 复合材料的强度、刚性及韧性是代表其物理机械性能的重要指标，对复合材料进行界面改性使两相界面具有合适的粘附力，形成一个相互作用匹配且能顺利传递应力的中间模量层，以提高聚合物基复合材料的力学性能一直是高分子材料科学的重要研究领域[3]。 2 无机刚性粒子增强聚合物基复合材料及其界面 无机刚性粒子增强聚合物是近年来研究的热点，它克服了以往用弹性体、热塑性树脂增韧聚合物时在韧性提高的同时刚性下降的缺点。常用的无机刚性粒子[4]有CaCO3、SiC、BaSO4、滑石、硅石灰、蒙脱土以及煤灰等。欧玉春[5]等提出刚性粒子增强增韧聚合物的界面结构模型，即在均匀分散的刚性粒子周围嵌入具有良好界面结合和一定厚度的柔性界面相，以便在材料经受破坏时能引发银纹，终止裂缝的扩展。在一定形态结构下它还可引发基体剪切屈服，从而消耗大量冲击能，又能较好地传递所承受的外应力，达到既增强又增韧的目的。 在PP/CaCO3复合体系中用酯酸类偶联剂在刚性粒子表面引入柔性或弹性界面层，降低
空心玻璃微珠在复合材料中的应用研究
空心玻璃微珠在复合材料中的应用研究 空心玻璃微珠(ES)是由经特殊工艺制成的薄壁封闭的微小球形颗粒，具有中空、质轻、耐高低温、隔热保温、电绝缘强度高、耐磨、耐腐蚀、防辐射、隔音、吸水率低、化学性能稳定等优点，近年来作为复合材料填充剂，已广泛应用于建材、塑料、橡胶、涂料、航海和航天等领域。 1 空心玻璃微珠在建材中的应用 空心玻璃微珠密度低且不易吸水，可作添加剂制备低密度、低黏度、低渗透性及结合力强的轻质注浆水泥。用腔内全部填有水泥浆的空心微珠制成的轻质水泥(σc28值在27~33 MPa 之间)，优于传统膨胀珍珠岩轻质水泥(σc28=1~5.5 MPa)和膨润土轻质水泥(σc28=17~40 MPa)，且其隔热性能随微珠粒度的减小而提高。当微珠的腔内没有水泥浆时，样品的隔热性能得到最大改善。在美国，空心玻璃微珠已用于人造大理石生产，填充适当的空心玻璃微珠，可改善人造大理石纹理布局及颜色的连续性，降低固化时间，改善冲击强度，提高抗龟裂能力，降低破损率，同时改善机械加工性，减小后处理工具的磨损，且便于搬运及安装。人们开始将空心玻璃微珠用于涂料研究，以提高涂料的隔热、隔音性能。采用化学镀方法在玻璃微珠表面镀银并用于涂料中，结果表明，在控制反应温度和浓度的条件下，可使镀银玻璃微珠的红外辐射率由原来的1.02降为0.70，将其应用于涂料后，涂层的红外辐射率为0.80。 2 空心玻璃微珠在塑料、橡胶中的应用 近年来，空心玻璃微珠作为新型无机粉末填料用于工程塑料和橡胶的填充，使其具有优异的流变加工和抗冲击性能等优点。目前，研究较多的是对聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、有机硅树脂等的填充改性。用一步法和二步法两种混合工艺，研究了经过表面预处理的玻璃微珠填充PP的力学性能。结果表明，经过适当表面处理的玻璃微珠可以通过熔融共混均匀分散在PP中，粒子与基体界面结合良好。填充体系随着玻璃微珠含量的增加，拉伸强度增大，冲击强度下降。流动性随着玻璃微珠含量的增加而增大，然后随之下降。采用不同粒径的中空玻璃微珠填充聚丙烯，在较低的弯曲载荷下，随着HGB体积分数的增加，试样热变形温度(t d)明显增大；而在较高的弯曲载荷下，试样的t d增加缓慢，甚至有所下降。当载荷及微珠含量一定时，t d随着HGB粒径的增加而呈非线性函数形式增大。尼龙6是一种具有较好力学性能和热性能的工程塑料，通常是使用玻璃纤维进行改性来提高性能和拓展使用领域。但同时产生流动性差、玻纤外露、收缩率高、后翘曲严重、加工困难等不足。空心微珠是尺寸小，表面光滑坚硬，有极好的流动性、分散性，吸油率低，耐高温，用于填充尼龙可以改善浮纤外露，提高制品表面光洁度，改善流动性能，加工方便、降低收缩变形率，克服制品后翘曲现象，提高制品的耐热温度及耐磨、耐划伤性，且可以大大降低生产成本。研究人员以空心玻璃微珠为填料制备了玻璃微珠填充改性含油铸型尼龙复合材料，研究了复合材料的摩擦学性能和热性能。结果表明：加入玻璃微珠的复合材料的摩擦因数降低，耐磨性提高，其磨损行为主要是粘着磨损和磨粒磨损；该复合材料的热变形温度有所降低，但线膨胀系数减小。用硅烷偶联剂对空心玻璃微珠进行表面处理后填充MC尼龙，改善了MC尼龙和空心玻璃微珠的相容性，使复合材拉伸强度、弯曲强度和断裂伸长率比不经偶联剂处理的分别提高了约15.7%、12.2%和246%；同时耐热性提高，而吸水率和收缩率降低。夏英[11 ]在80%ABS树脂中加入20%的粒径为5 μm经表面处理的空心玻璃微珠，制得了综合性能较佳的空心玻璃微珠改性复合材料，其缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、弯曲弹性模量、熔体流动速率及氧指数分别为7.7 kJ/m2、47 MPa、69 MPa、2.75GPa、5g/10min和22.4%。邓聪[12]用空心玻璃微珠填充改性聚甲醛(POM)，结果表明，影响复合体系性能的主导因素是
无机粒子增韧聚丙烯的研究进展
无机粒子增韧聚丙烯的研究进展 摘要：阐述了几种不同的无机纳米粒子对聚丙烯的增韧介绍，简单叙述了无机纳米粒子的物理化学作用增韧机理和微裂纹化增韧机理，并对无机粒子增韧聚丙烯的发展前景进行展望。 关键词：无机粒子聚丙烯增韧机理 PP是五大通用塑料之一，具有相对密度低、来源丰富、价格低廉、性能优良、用途广泛等优点, 被广泛应用于汽车、电器、化工、建筑、包装等行业。由于PP 存在低温脆性大、刚性低、成型收缩率大等缺点, 限制了PP 的进一步应用。纳米无机粒子的填充改性可较大幅度地提高聚合物材料的综合性能, 达到同时增强、增韧、功能化的目的。目前常用的无机刚性粒子主要有滑石粉、高岭土、C aCO3、硫酸钡、蒙脱土、碳纳米管、二氧化硅等。本文综述了近年来国内外微一纳米无机刚性粒子对PP 材料改性的最新研究进展以及对增韧机理的简单介绍。 1. PP/微米级无机粒子复合材料 1.1 PP/ CaCO3复合材料 Chan等将纳米CaCO3与聚丙烯熔融共混,当填充量在9.2%以下时,纳米CaCO3 在聚丙烯中的分散均匀, 复合材料的拉伸强度增加了85%左右;扫描电镜显示聚丙烯中存在着球形空穴结构,这是纳米CaCO3在聚丙烯基体中的应力集中导致的,这些空穴能够引起聚丙烯的塑性变形, 进而提高聚丙烯的机械性能。 Guo等先在纳米CaCO3粒子表面包裹上可溶性的斓系化合物,再与PP进行熔融共混制得pp/纳米CaCO3一La复合材料。 Ma等先用硅烷偶联剂对纳米CaCO3粒子进行预处理, 在γ光的照射下于米粒子表面接枝上聚丙烯酸丁酿(PBA)形成纳米复合物(既有接枝的聚合物PBA,又含有均聚物, 还有孤立的纳米粒子) , 最后与聚丙烯熔融共混。研究发现, 纳米粒子与PBA具有明显的协同作用。 1.1.1 碳酸钙用量对断裂伸长率的影响 随着碳酸钙用量的不断增加，无机颗粒之间的团聚增大了分子链之间的摩擦力，阻碍了分子链的滑移，在PP中形成了多相体系，碳酸钙与PP的润滑性、相容性变差，界面结合力变弱，在粘流态下呈固体粒子流动，因此使整个体系的断裂
聚氨酯弹性体制与改性
聚氨酯弹性体制与改性
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1.1聚氨酯弹性体概述 聚氨酯的分子结构中含有氨基甲酸酯重复链节的高分子。它是由异氰酸脂单体和含活泼氢的化合物逐步聚合而成。由于聚氨酯分子结构中存在大量的极性键，以及分子间稳定的氢键，因此聚氨酯具有许多优异的性能，尤其是物理机械性能好，耐磨，附着能力强，优良的耐高温、低温性能，耐腐蚀性优良，电性能良好等等[1～3]。聚氨酯的用途十分广泛：可用于制造弹性纤维、弹性体、涂料、胶黏剂、软、硬泡沫塑料、人造革等等。随着科学技术地不断发展，聚氨酯弹性体的性能不断得到提升，新产品层出不穷，广泛应用在国防、航天、石油、医疗、体育、建材等领域，应用前景十分广阔。 聚氨酯弹性体又称聚氨酯橡胶（PUR），它属于特种合成橡胶。传统上按聚氨酯弹性体加工特性的不同，把它分为浇注型（CPU）、热塑型（TPU）和混炼型（MPU）三大类。混炼型聚氨脂弹性体是采用聚醚多元醇和异氰酸酯反应制得的固体生胶状聚合物，利用传统橡胶加工机械和加工程序，进行塑炼混炼，用模具硫化成型。浇注型聚氨脂弹性体，它是采用聚醚多元醇和异氰酸脂、扩链剂等配合剂经两步或一步法合成的线型液态聚合物，它是液体状态浇注在模具中，加热、熟化使其转化成具有一定网状结构的橡胶状固体。热塑性聚氨脂弹性体，它是使用聚醚多元醇和异氰酸酯反应生成线型的聚合物，然后经过加工成为颗粒状固体。 聚氨酯弹性体是弹性体比较特殊的一类，其原材料种类很多，配方多种多样，可调范围很大[4～6]。聚氨酯弹性体硬度范围很宽，是介于橡胶与塑料之间一类特殊的高分子材料。 1.2聚氨酯弹性体合成的原料 透明聚氨酯弹性体通常由低聚物多元醇、二异氰酸酯和醇类扩链剂反应合成，有出色的耐介质、耐环境性能,相容性好，对多种基材粘接性强，在机械、建筑、汽车制造、医药以及航空航天等领域得到了广泛的应用[7,8]。透明聚氨酯弹性体的研究多集中于以4,4-二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、1, 6 - 己二异氰酸酯(HDI)和异氟而酮二异氰酸酯(IPDI)等作为硬段的聚氨酯弹性体[9]。环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)是典型的不变黄脂肪(环)族异氰酸酯, 因结构中含有六元环,其耐热性较普通脂肪族异氰酸酯有较大提高，同时由于结构中不含苯环,耐环境性能优异。
丙烯酸酯改性聚氨酯胶黏剂
化学推进剂与高分子材料 Chemical Propellants & Polymeric Materials ２０１０年第８卷第１期 · 20 · 丙烯酸酯改性聚氨酯胶黏剂 时国珍 (黎明化工研究院， 河南洛阳 471000) 摘 要：叙述了丙烯酸酯改性聚氨酯胶黏剂的3种制作方法：共混法；互穿聚合物网络法；接枝法。简述了几种典型共混物组成，详述了互穿聚合物网络和接枝聚合物的制法。 关键词：丙烯酸酯；聚氨酯；胶黏剂；改性 中图分类号： TQ433.432 文献标识码： A 文章编号： 1672－2191(2010)01－0020－03 收稿日期：2009－09－28 作者简介：时国珍(1966－)，女，高级工程师，主要从事胶黏剂研究。电子信箱：lmshiguozhen@https://www.360docs.net/doc/ad8090842.html, 由于聚氨酯胶黏剂具有许多优异性能，在国外已广泛用于纺织、土木建筑、交通运输、电子元件、制鞋、包装等工业。世界发达国家都很重视聚氨酯胶黏剂的开发。但聚氨酯的缺点是固化速度慢，耐温耐候性差，对金属附着力小。近年来，人们开发了一些性能改进的新品种，丙烯酸改性聚氨酯是改进的方法之一。通过引入丙烯酸酯化合物使其兼具丙烯酸酯和聚氨酯2种胶的特点，不仅可制得快固化胶，而且提高了聚氨酯胶的耐腐蚀性、耐候性及对金属的附着力。丙烯酸酯改性聚氨酯主要有3种方法：①共混法；②互穿聚合物网络法；③接枝法。其中共混法改性已有较长历史，其固化方法以辐射或紫外线固化居多，后2种改性方法报道较少。 １ 共混法 通过丙烯酸酯和聚氨酯共混可得到多种用途的胶黏剂，如用于柔软印刷板、光信息接收板、半导体硅片加工、喷墨打印机层压模拟喷墨喷嘴、纸塑复合、外伤包扎等[1－4]。通过共混可得到快速固化的复配物，改进聚氨酯胶的固化性能。共聚物多以丙烯酸酯与聚氨酯的预聚物为基础进行复配。固化方式多为辐射或紫外线固化，也有湿固化、厌氧固化、热固化和反应固化等形式。以下为几种典型共混物组成。 １．１ 金属部件粘接、密封、螺栓紧固用厌氧胶黏剂 该类胶黏剂组成主要包括(甲基)丙烯酸酯，光聚合引发剂及由(甲基)丙烯酸酯、有机聚异氰酸酯、带(甲基)丙烯酰氧基的聚碳酸酯二醇和任 选的多元醇制备的聚碳酸酯二醇改性的聚氨酯预聚物等[5]。 １．２ 耐水快速光固化胶 文献报道一种耐水快速光固化胶黏剂的组成为[6]：聚氨酯(甲基)丙烯酸酯100份(质量份,下同)、含羟(甲基)丙烯酸酯30~200份、异冰片基(甲基)丙烯酸酯30~200份、防水剂(石油、煤及/或松香衍生物的单体溶液)30~200份、(甲基)丙烯酸3~50份以及光聚合引发剂0.5~15份。该复配物固化后具有较好的耐水性。例如1mol 相对分子质量(M r )为3000的聚四氢呋喃和2mol 二异氰酸酯在80~90℃下的反应产物与3mol 的羟丙基丙烯酸酯在80~90℃下反应得到氨基甲酸酯丙烯酸，该物质100份与80份2－羟丙基甲基丙烯酸酯、90份Super Ester A75(Ⅰ)在170份异冰片基甲基丙烯酸酯(Ⅱ)中形成的溶液、15份丙烯酸(Ⅲ)和8份Irgacure 184 制得一种胶黏剂混合物。该混合物在40℃水处理10d 前后剪切强度分别为135kg/c m 2和128kg/c m 2；无Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ时，剪切强度分别为126kg/cm 2和32kg/cm 2。１．３ 高温耐油性光固化胶 聚氨酯丙烯酸酯胶黏剂中引入环氧丙烯酸酯可得到高温耐油性好的胶黏剂。美国专利[7]报道典型复配物含Pluracol P220(聚醚)－MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)－Tone 0310(聚己内酯多元醇)－羟基乙基丙烯酸酯反应产物、N －乙烯基吡咯烷酮、Ebecr yl3700(丙烯酸酯化环氧化物)、苯氧基乙基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯及I r ga c ur e 651。该混合物固化后玻璃化转变温度(T g )＞40℃，伸长率＞3%，拉伸强度＞
复合材料的性能和应用
摘要：近年来，各种复合材料制备技术日益更新，从陶瓷基复合材料、金属基复合材料到聚合物基复合材料，各种制备技术都得到了很大改善，使得复合材料的性能和应用得到了显著提高。本文综述陶瓷基复合材料、金属基复合材料、聚合物基复合材料等几种重要的研究方法以及应用。 关键词：先进，复合材料，制造技术。 正文：一·陶瓷基复合材料 工程陶瓷的开发是目前国内外甚为重视的新型材料研究领域。纯陶瓷材料因其脆性，不能满足苛刻条件下的使用要求。因此，目前广泛采取增韧技术来提高陶瓷的使用性能。纤维和晶须增韧陶瓷是一类有效的方法。用纤维来增韧陶瓷的技术是十年代以后开始的，最初是用碳纤维增强陶瓷，八十年代以来又开发了用陶瓷纤维和晶须增韧陶瓷，增韧效果不断取得进展，增韧技术也不断有所创新。连续纤维增强陶瓷基复合材料是最有前途的高温结构材料之一，以其优异的高韧性、高强度得到世界各国的高度重视。 连续纤维补强陶瓷基复合料(Continuous Fiber Reinforced Ceramic Matrix Composites，简称CFCC)是将耐高温的纤维植入陶瓷基体中形成的一种高性能复合材料。由于其具有高强度和高韧性，特别是具有与普通陶瓷不同的非失效性断裂方式，使其受到世界各国的极大关注。连续纤维增强陶瓷基复合材料已经开始在航天航空、国防等领域得到广泛应用.20世纪70年代初，科学家在连续纤维增强聚合物基复合材料和纤维增强金属基复合材料研究基础上，首次提出纤维增强陶瓷基复合材料的概念，为高性能陶瓷材料的研究与开发开辟了一个方向。随着纤维制备技术和其它相关技术的进步，人们逐步开发出制备这类材料的有效方法，使得纤维增强陶瓷基复合材料的制备技术日渐成熟。 由于纤维增强陶瓷基复合材料有着优异的高温性能、高韧性、高比强、高比模以及热稳定性好等优点，能有效地克服对裂纹和热震的敏感性[5-6]，因此，在重复使用的热防护领域有着重要的应用和广泛的市场。连续纤维增韧陶瓷基复合材料具有类似金属的断裂行为，对裂纹不敏感，不会发生灾难性破坏。其耐高温和低密度特性，使其成为发展先进航空发动机、火箭发动机和空天飞行器防热结构的关键材料。 二·金属基复合材料 金属基复合材料具有比强度高，比刚度高，耐热，耐磨，导热，导电，尺寸稳定等优点，是一种很有发展前途的新材料，金属基复合材料广泛应用于制造航空抗天零部件，也用于制造各种民用产品。 按基体分，金属基复合材料分为：铝基、镁基、钛基、锌基、铁基、铜基等金属基复合材料；按增强材料分，可分为：纤维增强金属基复合材料；其纤维有C、SiC、Si3N4、B4C、Al2O3等纤维；粒子增强金属基复合材料，增强粒子有：Al2O3、TiC、SiC、Si3N4、BN、SiC、MgO等。 纤维增强金属基复合材料的制造方法： （1）叠层加压法：工艺过程是：将金属（合金）箔片或纤维增强金属片按要求剪裁，并一层一层的进行叠层，然后加热加压进行成型和连接，一般是在真空或气体中进行。适于这种方法的材料有铝、钛、铜、高温合金，其增强纤维随需要而定。为了改善连接性能，有事在两片之间加入中间金属或在待连接表面涂覆或沉积一层中间金属。 （2）辊轧成型连接法：其主要的基材是铝、钛箔片，增强纤维主要是B、C、SiC、Si3N4等，有时在基材表面要涂覆一层低熔点的中间金属，增强纤维表面要预先浸沾铝或经物理气相沉积（PVI）、化学气相沉积（CVI）处理。 （3）钎焊法：在增强纤维与基材之间加入箔状、粉末状或膏状的钎料，经真空钎焊或保护钎焊而成。钎焊法可以制造管材、型材、叶片等。 （4）热等静压法：如图2所示，其工艺过程是：将纤维与基材进行叠层并装入一模具中，
碳纤维表面改性及其在尼龙复合材料中的应用研究进展
工 程 塑 料 应 用 ENGINEERING PLASTICS APPLICATION 第47卷，第7期2019年7月 V ol.47，No.7Jul. 2019 141 doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2019.07.026 碳纤维表面改性及其在尼龙复合材料中的应用研究进展 张顶顶1，张福华1，杨吉祥1，李晓峰1，李彦希2，曾骥1 (1.上海海事大学海洋科学与工程学院，上海 201306； 2.浙江四兄绳业有限公司，浙江台州 317016) 摘要：对近几年碳纤维(CF)表面改性及其在CF 增强尼龙(CFRPA)复合材料中的应用研究情况进行了综述，将CF 表面改性方法划分为干法改性、湿法改性和纳米材料多尺度改性三大类。其中干法改性包括气相氧化法、等离子体氧化法和辐照处理；湿法改性包括液相氧化法、阳极电解氧化法和上浆处理法；纳米材料多尺度改性包括石墨烯、碳纳米管等纳米材料改性。比较了各种表面改性方法的优缺点，并对CFRPA 复合材料中CF 表面改性技术的发展进行了展望。 关键词： 碳纤维；尼龙；复合材料；界面结合；表面改性中图分类号：TQ327.3 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2019)07-0141-06 Research Progress on Surface Modification of Carbon Fiber and Its Application in Polyamide Composites Zhang Dingding 1， Zhang Fuhua 1， Yang Jixiang 1， Li Xiaofeng 1， Li Yanxi 2， Zeng Ji 1 (1. College of Ocean Science and Engineering ， Shanghai Maritime University ， Shanghai 201306， China ； 2. Zhejiang Four Brothers Rope Co. Ltd.， Taizhou 317016， China) Abstract ：Research situations of surface modification of carbon fiber (CF) and its application in CF reinforced polyamide (CFRPA) composites in recent years were reviewed. Accordingly ，the surface modi ?cation of CF can be classi ?ed into dry modi ?ca-tion methods ，wet modi ?cation methods and nanomaterials multi-scale modi ?cation methods. The dry modi ?cation methods include gas phase oxidation ，plasma oxidation and irradiation treatment ，the wet modi ?cation methods include liquid phase oxidation ，anodic electrolytic oxidation and sizing treatment ， the nanomaterials multi-scale modi ?cation methods include graphene modi ?cation and carbon nanotube modi ?cation. The advantages and disadvantages of various surface modi ?cation methods were compared ，and the development of CF surface modi ?cation technology in CFRPA composites was prospected. Keywords ：carbon ?ber ；polyamide ；composite ；interfacial bonding ；surface modi ?cation 碳纤维(CF)增强热塑性树脂复合材料具有轻质高强，耐腐蚀和出色的热稳定性等优点，已广泛应用于航空航天、汽车、建筑等行业[1–6]。尼龙(PA)作为一类典型的热塑性树脂与CF 形成的复合材料具有优异的综合性能。CF 增强PA (CFRPA)复合材料与热固性复合材料相比具有可回收性、易于加工、成型时间短、抗冲击性好等优点[7–9]。CFRPA 复合材料的力学性能首先取决于CF 和PA 树脂基体自身性质。同时，纤维与基体之间的界面粘结性很大程度上决定了复合材料的最终力学性能。 然而，未经任何处理CF 表面是非极性的[10–11]，表面活性官能团极少、化学惰性较强，但PA 树脂基体因含有大量的 酰胺键通常表现为极性，造成了CF 与PA 树脂基体之间浸润性较差，界面粘结力较弱，限制了CFRPA 复合材料在更多领域的应用。因此，要想扩大CFRPA 复合材料应用范围，获得力学性能更为优异的CFRPA 复合材料就必须对CF 表面进行改性。通过对CF 表面改性可以有效增大CF 表面的粗糙度，同时在其表面引进大量的活性官能团，改善纤维与基体之间的浸润性，进而提高纤维表面与基体之间的机械嵌锁力和化学键合力，使得所受应力在纤维与基体界面之间得到有效传递。 基于PA 复合材料的CF 表面改性方法可以分为以下三大类：干法改性、湿法改性和纳米材料多尺度改性。干法 基金项目：上海市自然科学基金项目(15ZR1420500) 通讯作者：张福华，博士，副教授，主要从事复合材料应用基础研究 E-mail ：fhzhang@https://www.360docs.net/doc/ad8090842.html, 收稿日期：2019-03-12 引用格式：张顶顶，张福华，杨吉祥，等.碳纤维表面改性及其在尼龙复合材料中的应用研究进展[J].工程塑料应用，2019，47(7)：141–146. Zhang Dingding ，Zhang Fuhua ，Yang Jixiang ，et al. Research progress on surface modification of carbon fiber and its application in polyamide composites[J]. Engineering Plastics Application ，2019，47(7)：141–146.