多功能聚合物复合材料前沿科学与技术（第1卷）

　　《多功能聚合物复合材料（第1卷）》详细介绍了多功能聚合物复合材料领域的研究进展。作者整理总结了聚合物复合材料领域许多知名学者的研究成果，探讨了多功能聚合物复合材料领域的趋势，分析了聚合物复合材料多功能化以及影响材料多功能行为的因素。本卷共10章，前两章为多功能聚合物复合材料导论，并通过具体案例阐明了如何实现聚合物复合材料不同性能组合的方法。然后重点介绍了天然纤维的分类、结构和特点以及增强的多功能聚合物复合材料的性能等；纳米黏土、膨胀石墨与聚乳酸、聚烯烃制备多功能纳米复合材料的方法、性能等；多功能泡沫材料、聚对苯二甲酸烯烃酯复合材料的性能；聚合物复合材料的多功能界面特性等。并以新视角带领我们认识这种多功能复合材料。 多功能聚合物复合材料的制备是一种十分复杂的技术，本书从结构上对其进行了系统介绍，有案例分析，也有相关的专业知识。本书内容丰富，不仅涵盖从热固性塑料、热塑性塑料到弹性体的不同类型的聚合物基体，还包括与玻璃纤维或碳纤维等传统增强材料结合的各种微纳米填料。本书是从事研究多功能聚合物复合材料科技工作者的重要参考读物，可提供相关技术和实践的指导。本书主要面向寻求解决新材料开发和特定应用方案的专业学者，也适合对多功能聚合物复合材料领域感兴趣的技术人员和学生使用。

　　刘勇，北京化工大学机电工程学院副研究员，博士生导师，高分子纳米复合材料实验室负责人。主要从事高分子及纳米复合材料制备与应用等研究。在特种高性能塑料应用、橡胶制品性能提升、塑料产品配方及工艺开发、特种功能纤维成型、静电纺丝制备有机纳米纤维、常温无光净化甲醛、燃料电池隔膜制备、纳米微粒制备与应用等方面均有研究。迄今发表期刊文章81篇，会议报告25次，申请专利43项，其中授权29项。是Polymer，Polymer Engineering & Science、化工学报等10多种中外期刊审稿人。是中国化学会会员，中国复合材料学会高级会员，英国皇家化学会会员，美国化学会会员。 每年给不同专业的本科生讲授AutoCAD软件的使用，深受学生喜爱。每年指导多名本科生进行毕业设计，进行各种机械装置的装配图和零件图的绘制，所用绘图软件均是AutoCAD，拥有丰富的该软件使用经验。

第1章增强聚合物及复合材料实现多功能的方法1
1.1引言1
1.2案例研究2
1.2.1导电、高模、耐磨、耐高温、热塑性材料2
1.2.2层间增强的轻量化玻纤增强聚合物结构7
1.2.3陶瓷微珠在耐磨、低摩器件用热塑性复合材料中的应用11
1.2.4轻量化复合材料器件的耐腐蚀性研究18
1.2.5内燃机活塞裙用耐高温聚合物涂层22
1.2.6喉科医生激光手术实习用模型材料28
1.3结论31
致谢31
参考文献32

第2章创新的多功能复合材料35
2.1引言35
2.1.1多功能产品35
2.1.2多功能复合材料35
2.1.3目标和概要36
2.2创新型多功能碳/碳复合材料37
2.2.1碳/碳复合材料简介37
2.2.2创新型多功能碳/碳复合材料与纳米技术38
2.2.3结果与讨论42
2.2.4定向导热碳/碳复合材料的具体应用47
2.2.5总结49
2.3降雪地区用新型多功能三明治结构玻璃钢/黄麻复合材料屋面瓦49
2.3.1本研究的目的和目标49
2.3.2引言50
2.3.3三明治结构玻璃钢/黄麻复合材料的制备与力学测试50
2.3.4智能屋面瓦在降雪地区的潜在应用53
2.3.5总结53
致谢54
参考文献54

第3章天然纤维作增强体的多功能聚合物复合材料——木塑复合材料57
3.1引言57
3.2PP/WF复合材料59
3.2.1热性能60
3.2.2阻燃性63
3.2.3力学性能64
3.2.4吸水性65
3.2.5耐候性68
3.3HDPE/WF复合材料71
3.3.1质量损失72
3.3.2含水率73
3.3.3韧性73
3.3.4表面形貌74
3.4红麻纤维/聚乳酸复合材料的增韧75
3.4.1力学性能75
3.4.2断面形貌76
3.5结论78
致谢79
参考文献79

第4章天然纤维：其复合材料及可燃性表征83
4.1引言83
4.1.1天然纤维84
4.1.2阻燃性89
4.2可燃性测试方法94
4.2.1热重分析94
4.2.2LOI分析95
4.2.3美国保险商实验室标准UL-94测试96
4.2.4锥形量热仪测试97
4.3天然纤维复合材料的阻燃性98
4.3.1植物纤维基复合材料98
4.3.2动物纤维基复合材料105
4.3.3纤维杂化109
4.4本章小结109
参考文献110

第5章可生物降解聚乳酸与纳米黏土多功能纳米生物复合材料117
5.1前言117
5.2黏土和黏土聚合物纳米复合材料的形成119
5.3加工与表征121
5.3.1原位插层法122
5.3.2溶液插层124
5.3.3熔体插层126
5.4性质131
5.4.1力学性能131
5.4.2热稳定性和可燃性138
5.4.3阻隔性146
5.4.4熔融态流变特性151
5.5生物降解158
5.6结束语：目前的挑战和未来展望165
致谢166
参考文献166

第6章聚烯烃/黏土纳米复合材料注射成型产品的多功能性趋势173
6.1引言173
6.1.1聚合物纳米复合材料173
6.1.2聚合物纳米复合材料的注射成型174
6.2聚烯烃/纳米黏土复合材料注射成型方法175
6.3注射成型聚烯烃/黏土纳米复合材料的表征178
6.3.1纳米粒子的剥离与分散178
6.3.2形貌演变179
6.3.3结晶行为180
6.3.4收缩与翘曲182
6.4聚烯烃/黏土纳米复合材料成型性能183
6.4.1拉伸与弯曲性能183
6.4.2冲击性能184
6.4.3断裂性能185
6.4.4表面特性与摩擦性能186
6.4.5热稳定性与燃烧性能188
6.4.6导热性能189
6.5注射成型工艺对产品性能的影响189
6.6纳米复合材料注射成型技术进展191
6.6.1模内剪切处理191
6.6.2注射成型混合：PNC-IMC192
6.6.3总结193
致谢194
参考文献194

第7章聚合物纳米复合材料的多功能填料——膨胀石墨200
7.1简介200
7.2力学性能202
7.3热性能203
7.4电性能204
7.4.1导电填料204
7.4.2聚合物基体205
7.5多功能纳米膨胀石墨的一些应用探索207
7.5.1陆上管道涂料207
7.5.2生物柴油油箱209
7.5.3汽车散热器网格210
7.5.4晶片运输托盘和电工电子器件包装210
7.5.5电工电子器件的可降解包装211
7.6结束语212
参考文献213

第8章多功能泡沫核心材料的力学性能215
8.1聚合物泡沫芯材的多功能特性216
8.1.1轻量性216
8.1.2可调的热、声和介电性能218
8.1.3防火、防烟和防毒性220
8.1.4低树脂吸收率220
8.1.5力学性能221
8.2泡沫核心材料的剪切性能227
8.2.1剪力试验228
8.2.2夹层梁弯曲试验228
8.3案例研究：风电叶片的泡沫夹层结构229
8.3.1全场剪应变233
8.3.2核心材料的剪切应力-应变曲线238
8.4案例研究——结束语243
8.5总结244
致谢244
参考文献244

第9章对苯二甲酸烯烃烷基酯复合材料(聚酯共混物、短纤维填充材料和纳米材料)的反应增容250
9.1基本介绍251
9.2聚对苯二甲酸烯烃酯类物质（PATs）的化学反应252
9.2.1高分子聚酯的稳定性和降解作用252
9.2.2可控降解254
9.2.3终端官能团的阻断255
9.2.4链延伸256
9.3聚酯混合物的转化259
9.4高冲击强度聚酯共混物的反应复合技术260
9.5相间反应及其在短纤维增强聚酯复合材料中的应用264
9.6聚酯纳米复合材料269
9.7结束语：未来的发展趋势270
参考文献271

第10章聚合物复合材料的多功能界面281
10.1引言281
10.2实验284
10.2.1玻纤表面的纳米结构化284
10.2.2玻纤和复合材料的表征286
10.3结果与讨论287
10.3.1玻纤表面涂层287
10.3.2具备纳米增强的多功能复合材料界面290
10.4结论298
致谢298
参考文献298