聚苯乙烯/还原氧化石墨烯核壳微球的制备及表征

以阳离子聚苯乙烯微球(PS)为核,氧化石墨烯(GO)和PS之间通过静电和π-π作用力进行静电自组装,制备得到聚苯乙烯/氧化石墨烯核壳微球(PS/GO),然后采用氢碘酸(HI)进行还原得到聚苯乙烯/还原氧化石墨烯核壳微球(PS/rGO),采用XRD、SEM、TEM对PS/GO和PS/rGO进行了结构表征。探究了自组装过程条件,例如分散形式(搅拌或超声)、反应时间、GO质量浓度对核壳微球形貌的影响。对不同壳层还原氧化石墨烯(rGO)厚度的PS/rGO复合材料进行了导电性能和热稳定性测试,结果表明,改变壳层rGO的含量,会直接影响复合材料的导电和热性能。由于PS/rGO具有独特的核壳结构,其导电性能和热稳定性相比PS有所提高,电子电阻从PS的17.3Ω降到PS/rGO[m(PS)∶m(rGO)=50∶1]的8.3Ω,PS/rGO的起始热分解温度提高近120℃。     

聚苯乙烯/还原氧化石墨烯核壳微球的制备及性能表征

以阳离子聚苯乙烯微球(PS)为核,氧化石墨烯(GO)和PS之间通过静电和π-π作用力进行静电自组装,制备得到聚苯乙烯/氧化石墨烯核壳微球(PS/GO),然后采用氢碘酸(HI)进行还原得到聚苯乙烯/还原氧化石墨烯核壳微球(PS/rGO),采用XRD、SEM、TEM对PS/GO和PS/rGO进行了结构表征。探究了自组装过程条件,例如分散形式(搅拌或超声)、反应时间、GO质量浓度对核壳微球形貌的影响。对不同壳层还原氧化石墨烯(rGO)厚度的PS/rGO复合材料进行了导电性能和热稳定性测试,结果表明,改变壳层rGO的含量,会直接影响复合材料的导电和热性能。由于PS/rGO具有独特的核壳结构,其导电性能和热稳定性相比PS有所提高,电子电阻从PS的17.3Ω降到PS/rGO[m(PS)∶m(rGO)=50∶1]的8.3Ω,PS/rGO的起始热分解温度提高近120℃。     

微层共挤CPS-HI/PS-HI复合材料结构对储能密度的影响

利用传统共混挤出方法制备了3%碳纳米管(CNTs)含量的高抗冲聚苯乙烯(PS–HI)/CNTs复合材料,利用自制的微纳层叠共挤出装置制备了具有交替层状结构的CNTs填充高抗冲聚苯乙烯(CPS–HI)/PS–HI复合材料,层数分为2,8,32,128层,其中CPS–HI层CNTs的含量为6%,对PS–HI/CNTs和CPS–HI/PS–HI两种复合材料进行对比,研究了复合材料的交替层状结构对储能密度的影响。结果表明,CPS–HI层与PS–HI层呈连续交替层状分布,微层厚度均匀一致,微层界面良好,且CNTs的分散性随着层数的增加得到提高。CPS–HI/PS–HI复合材料由于微层界面的增多,有助于积累更多的电荷,显著提高了交替层状复合材料的介电常数,而纯PS–HI层作为绝缘层阻断了厚度方向上导电网络和击穿通道的形成,因此在较高的频率(105 Hz)下仍然能够保持低的介电损耗,且获得较高的击穿场强。CPS–HI/PS–HI复合材料的储能密度远远大于普通挤出成型PS–HI/CNTs复合材料的储能密度,比纯PS–HI的储能密度提高了3.3倍。     

PS微球对导电复合材料介电性能及电磁屏蔽性能的影响

研究了聚苯乙烯(PS)微球的添加对炭黑/环氧树脂复合材料的导电性、介电性能和电磁屏蔽性能的影响。结果表明,当炭黑含量达到36vol%时,体积电阻率达到最低值,约为169Ω·cm,密度为120kg/m3,屏蔽效能最大为12.18d B,介电损耗最大为0.48,介电常数虚部最大为12.58。添加微球后,炭黑含量为36vol%时,体积电阻率达到最低值,约为121.1Ω·cm,密度为80kg/m3,在与之相同的频率下,屏蔽效能最大为15.44d B,介电损耗最大为1.46,介电常数虚部最大为20.52。微球的添加不仅能降低材料密度,还能很好地改善炭黑/环氧树脂复合材料的导电性、介电性能和屏蔽性能。     

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。     

POSS/PS纳米复合微球的制备与热性能研究

采用乳液共聚法合成了POSS/PS纳米复合微球,研究了反应条件对复合材料热性能的影响.结果表明,合成的微球形态规则、尺寸分布较均匀,微球具有核壳型结构,尺寸可调,微球尺寸可控制在50nm左右.通过共聚引入刚性POSS结构,使得POSS/PS纳米复合材料的玻璃化温度显著高于纯PS,耐热性明显改善.     

CE／HBPSi／GO复合材料的制备与性能

采用硅烷偶联剂表面处理的氧化石墨烯(GO)与氰酸酯树脂(CE)／超支化聚硅氧烷(HBPSi)共混制备了CE／HBPSi／GO复合材料,研究了GO含量对复合材料力学性能、介电性能、热稳定性和吸水率的影响。结果表明,添加适量GO可以有效提高CE／HBPSi的韧性和强度,还可以改善其介电性能、热稳定性和耐湿性。当GO的质量分数为0.8%时,CE／HBPSi／GO复合材料的冲击强度和弯曲强度达到最大值,分别为15.1 kJ／m2和131.6 MPa,并且该体系的介电常数、介电损耗角正切和吸水率均低于CE／HBPSi体系,热稳定性优于CE／HBPSi体系。     

三嵌段共聚物PS-b-PEG-b-PS与聚苯乙烯共混薄膜的表面形貌与性能研究

使用原子转移自由基聚合(ATRP)制备三嵌段共聚物PS-b-PEG-b-PS.通过红外光谱、核磁共振氢谱(1H-NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)对嵌段共聚物结构及分子量进行表征.将嵌段共聚物与聚苯乙烯溶液共混成膜,使用原子力显微镜(AFM)和接触角测试仪(CA)对不同含量嵌段共聚物共混膜的表面形貌和性能进行了分析表征.PEG链段与PS链段在共混膜中发生了微相分离,由于PEG链段对PS链段的热力学排斥作用以及PS的硬链段特性,PS不能在PEG微区上方形成覆盖,因而在薄膜表面形成大量孔洞,PEG微相区位于孔洞底部.随嵌段共聚物含量增加,孔洞(PEG微区)尺寸增大.当嵌段共聚物含量增加10％以后,孔洞内出现PS微相区,导致形成“胞状”结构.嵌段共聚物含量增加使得共混薄膜的亲水性和表面张力增大.     

氧化石墨烯增强聚氨酯阻燃及力学性能的研究

为提高聚氨酯(PU)材料的阻燃及力学性能,采用熔融共混的方法制备了含磷阻燃剂的氧化石墨烯/聚氨酯(GO/PU)复合材料。分析了GO/PU复合材料的微观结构及燃烧后碳层的形貌,研究了GO的用量对GO/PU复合材料阻燃性能及其老化前后力学性能的影响。结果表明:随着GO用量的增加,GO/PU复合材料的阻燃性能逐渐增加,加入5%的GO时,LOI值达到39.8%,垂直燃烧等级为V-0级;加入含磷阻燃剂后,GO/PU复合材料力学性能有所下降;添加GO后,对GO/PU复合材料的力学性能起到增强的作用,复合材料的耐老化性能也随着GO含量的增加而提高。     

中空玻璃微球和增塑剂改性ACM的性能研究

采用物理共混的方法制备了中空玻璃微球填充的ACM复合材料,研究了硅烷偶联剂WD-40对中空玻璃微珠形态及复合材料性能的影响,考察了不同含量的中空玻珠微球和增塑剂DOP对复合材料性能的影响。结果表明:经过表面处理的中空玻璃微球与ACM的相容性显著提高,控制合适的中空玻璃微球和DOP添加量可获得力学性能最优的ACM复合材料。     

聚丙烯/氧化石墨烯(PP/GO)复合材料的制备及性能

通过原位聚合法制备了聚丙烯/氧化石墨烯(PP/GO)复合材料,并以此为母料与聚丙烯溶液共混,制备了不同氧化石墨烯含量的PP/GO复合材料,研究了GO对复合材料力学性能、电性能及热性能的影响。力学性能测试发现,石墨烯能显著提高复合材料的刚性,同时,使其韧性降低。当GO的含量为2. 5%时,复合材料的弹性模量和拉伸强度分别提高了700%和82%,而断裂伸长率降低了93%。电性能测试结果发现,PP/GO的渗流阈值为1. 5%,在此含量条件下,复合材料的电导能达到10-2S/m,与PP相比,提高了11个数量级;同时,PP/GO的快速降解温度也提高了250℃。     

聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料的制备及性能研究

用溶液共混法制备出聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合材料(PVDF/GO)，经高温热压将GO还原得到聚偏氟乙烯/还原氧化石墨烯复合材料(PVDF/rGO)。研究了填料种类及含量对复合材料电学性能、热稳定性和力学性能的影响。结果表明：随GO和rGO的添加，两种复合材料的介电常数(ε _r)均变大、介电损耗(tanδ)变化不大；低含量下GO和rGO均能提高PVDF的热稳定性，但rGO对PVDF性能的改善效果更好；随填料含量从0增加到8%(质量)，100 Hz下PVDF/rGO复合材料的ε _r从3.60增加到38.30，PVDF/rGO[4%(质量)]复合材料失重率为5%的分解温度较纯PVDF提高了6.44℃。rGO增强了PVDF的刚性，PVDF/rGO复合材料的拉伸强度先增大后减小，杨氏模量逐渐增大，当rGO含量为4%(质量)时拉伸强度最大，拉伸强度和弹性模量分别较纯PVDF提高了35.30%、22.58%。但GO和rGO都降低了复合材料的击穿场强。     

壳聚糖-羟基磷灰石复合微球对聚乳酸力学与热稳定性能的影响

以四水硝酸钙与磷酸氢二铵为原料,采用共沉淀法制备了壳聚糖-羟基磷灰石(CS-HA)复合微球,并通过熔融共混法将其与聚乳酸(PLA)复合制得PLA/CS-HA复合材料,同时分析了CS-HA复合微球的结构以及PLA/CS-HA复合材料的性能。结果表明:CS已成功与HA复合,制得具有自组装微球结构的CS-HA复合物。当CS-HA复合微球添加量为5%时,PLA/CS-HA复合材料的弯曲强度较纯PLA提高了15.1%,较同填充量的PLA/HA复合材料提高了13.5%,而拉伸强度和冲击强度较纯PLA略有降低。此外,当CS-HA复合微球添加量为5%时,PLA/CS-HA复合材料的5%质量损失温度和失重速率峰值温度较纯PLA分别提高了33.1和22.2℃,说明CS-HA复合微球的加入提高了PLA的热稳定性;当CS-HA复合微球添加量为15%时,PLA/CS-HA复合材料的结晶度达到31.72%,较纯PLA提高了23.23%,这说明CS-HA复合微球可促进PLA的结晶。     

空心玻璃微珠填充改性PS复合材料的性能

采用熔融共混挤出的方法,制备不同空心玻璃微珠含量的PS复合材料,研究空心玻璃微珠对复合材料力学性能和热稳定性的影响.结果表明:经过表面处理的空心玻璃微珠与PS的相容性显著提高,空心玻璃微珠质量含量为5%时,复合材料获得最大拉伸强度、弯曲强度和冲击强度.     

空心玻璃微球填充改性PVC的研究

采用共混法合成了空心玻璃微球／聚氯乙烯（PVC）复合材料,空心玻璃微球使用前先用硅烷偶联剂KH-550进行了表面改性。通过高倍光学显微镜、红外分析仪、电子拉力机、邵氏硬度检测仪等手段研究了空心玻璃微球的含量对PVC抗拉强度,冲击强度和硬度等性能影响。结果表明：随着玻璃微球含量的逐渐增加,PVC复合材料的拉伸强度先增加后...     

石墨烯/聚苯乙烯复合材料的研究进展及应用

石墨烯是一种新型碳纳米材料,具有独特的力学、热学、光学、电学等性质,将石墨烯与聚合物复合是近年来的研究热点。聚苯乙烯(PS)的可加工性较好、成型收缩率较小、价格低廉、应用广泛,但其硬而脆,耐热性、力学性能和导电性较差,将石墨烯与PS复合能有效改善其综合性能。介绍了石墨烯/聚苯乙烯复合材料的制备方法,分析比较了熔融共混、溶液共混、原位乳液聚合、静电自组装以及微球覆盖还原等5种方法的优缺点;详细阐述了石墨烯或其衍生物改性聚苯乙烯复合材料热性能、电性能及力学性能方面的最新研究进展;最后,分析了复合材料在阻燃、金属防腐、污染物处理、光子晶体等领域的应用现状。     

CB/PLA/PS导电复合材料形态及电性能研究

通过熔融共混法制备了炭黑(CB)/聚乳酸(PLA)/聚苯乙烯(PS)导电高分子复合材料。扫描电子显微镜(SEM)观察发现PLA和PS在复合材料中形成了共连续相结构,而CB粒子选择性地分布在PS相中。体系形成了典型的双逾渗结构。电学性能测试发现体系的逾渗值仅为5%。     

PS-EG插层复合物制备及其改性聚苯乙烯的研究

通过化学氧化、高温处理将天然鳞片石墨制成膨胀石墨(EG),采用原位聚合法制备了聚苯乙烯-膨胀石墨(PS-EG)插层复合物,并将PS-EG复合物与PS进行熔融共混,研究了PS-EG复合物含量对PS结构及性能的影响。结果表明,PS-EG的加入,使得PS的冲击强度和热性能提高,而拉伸强度下降;当PS-EG含量为9%(质量分数,下同)时,PS的冲击强度提高了63.4%;EG在复合材料中呈蠕虫状分布;PS-EG复合物的存在增加了复合材料的界面效应,冲击断面呈现孔洞式结构。     

PS/POSS复合材料的阻燃性能和流变性能研究

通过熔融共混法制备了聚苯乙烯(PS)/八苯基多面体低聚倍半硅氧烷(OPS)复合材料。采用氧指数仪和毛细管流变仪测试了复合材料的阻燃与流变性能。结果表明:PS/OPS复合材料为典型的假塑性流体;在较低的剪切速率下,复合材料的表观黏度随着OPS含量的增加而降低,但在较高的剪切速率下,其表观黏度随着OPS含量的增加而增大;与纯PS相比,PS/OPS复合材料的黏流活化能随OPS含量的增加而略有增加;OPS的加入有助于提高PS的阻燃性和热稳定性。     

RGO/BaTiO_3复合材料的制备与性能研究

采用改进的Hummer法制备氧化石墨烯(GO),以乙二醇为还原剂将GO还原得到RGO(Reduced graphene oxide),并通过物理共混法制备RGO/BaTiO3复合材料。采用扫描电镜、X射线衍射、傅里叶红外、介电性能测试仪等对其表面形貌、微观结构、介电性能进行了表征。结果表明,乙二醇为还原剂成功实现了GO的还原,且还原后的RGO有效提高了RGO/BaTiO3复合材料的介电性能。当RGO质量分数为0. 5%～0. 8%时,复合材料的介电常数高达140以上,比纯BaTiO3材料提高约1. 75倍,且介电损耗控制在0. 2～0. 45之间。