石墨烯补强乳液聚合橡胶研究进展

石墨烯具有优异的力学和电学性能,是制备橡胶纳米复合材料的重要填料。介绍了石墨烯与氧化石墨烯的结构、性质和表征;重点阐述了石墨烯与氧化石墨烯补强乳聚丁苯和丁腈橡胶的原理、方法以及橡胶纳米复合材料的性能;主要通过非官能化和官能化石墨烯、石墨烯混合填料对乳聚丁苯丁腈橡胶进行补强;补强方法包括原位聚合法、溶液混合法、熔融混合法和胶乳共凝聚法;改善了橡胶的机械性能、导电导热性和气体阻隔性等性能。并对石墨烯作为橡胶补强剂的发展作了展望。     

碳纳米管和炭黑在橡胶体系增强的协同效应

分别以碳纳米管、炭黑以及碳纳米管和炭黑复合体作为橡胶补强剂,在开炼机上进行混炼加工制得橡胶复合材料.实验结果表明:与炭黑补强橡胶体系相比,碳纳米管能够提高橡胶复合材料弹性模量、定伸应力、耐磨和导电性能,但复合材料的拉伸强度、撕裂强度、伸长率,黏度以及加工性能都较差;而以碳纳米管和炭黑混合物作为复合补强剂,通过二者的协同补强效应,形成真正意义的"葡萄串"结构,整体地提高了橡胶复合材料的性能.当碳纳米管和炭黑的质量比为1:4时,制备的橡胶复合材料抗撕裂强度(78.4kN/m)、硬度(68)以及磨耗(0.122cm3/km)性能都优于相同含量炭黑橡胶体系;与相同含量的碳纳米管橡胶体系相比,伸长率(470%)和黏度(65 Pa·s)均大大改进.碳纳米管的加入使橡胶复合材料具有优良的动态力学性能,在低滚动滞后性和抗疲劳损失的轮胎胎面胶方面将有潜在的实用价值.     

电场诱导碳纳米管在聚合物中定向有序排列的研究进展

碳纳米管特殊的结构和优异的性能使之成为复合材料增强的首选填料,综述了电场条件下碳纳米管在聚合物中有序排列的研究进展。分析了电场类型、碳纳米管表面官能化、加电时间、碳纳米管尺寸和含量等因素对电场诱导碳纳米管有序排列的影响,讨论了定向有序排列的碳纳米管对复合材料的力学、电学和热学等性能的影响,分析了碳纳米管定向排列机理以及碳纳米管定向程度的表征方法。     

石墨烯/橡胶导电纳米复合材料的研究进展

介绍了石墨烯/橡胶纳米复合材料的导电机理,综述了石墨烯及其衍生物、石墨烯的处理改性、与其他材料共混以及纳米导电复合材料的制备,论述了加工方法、硫化工艺以及温度、压力、频率、介质等因素对石墨烯/橡胶纳米复合材料导电性能的影响,并指出多组分橡胶/石墨烯复合体系及其"双逾渗"行为等都将是未来导电石墨烯/橡胶研究的重点。     

PBT/石墨烯/碳纳米管复合材料的制备及其导电性能研究

以膨胀石墨为基体,用硝酸铁、碳酸铵等物质对其进行修饰,结合化学气相沉积工艺,原位制备出石墨烯/碳纳米管复合粉体材料;利用扫描电镜对复合粉体进行了表征。采用熔融混炼的方法制备PBT/石墨烯/碳纳米管复合材料并测试了其表面电阻。研究结果表明:该方法可以制备出性能优异的石墨烯/碳纳米管复合粉体材料,将该复合粉体加入到PBT中所制备的复合材料具有优良的电性能;当复合粉体加入量为5%时,PBT/石墨烯/碳纳米管复合材料的表面电阻可达到106Ω。     

气相原位聚合制备碳纳米管/乙丙橡胶复合材料及其性能表征

以碳纳米管为防黏助剂,通过气相原位聚合制备了乙丙橡胶复合材料。加入适量的碳纳米管可以防止聚合过程中由于温度升高导致的橡胶颗粒软化粘结问题,且碳纳米管的加入对乙丙橡胶的熔融温度和热解温度没有影响;与导电炭黑相比,碳纳米管的加入显著提高了复合材料的导电性能和拉伸强度;通过气相原位聚合制备的复合材料,碳纳米管在乙丙橡胶中的分散良好,其导电性能优于机械共混法制备的碳纳米管-橡胶复合材料。     

碳纳米管/橡胶复合材料导热性能研究进展

导热橡胶在航空、航天、电子、电器领域有着广泛的应用前景。把碳纳米管填充到橡胶中,渴望获得具有优良导热性能的橡胶复合材料已成为材料领域研究的热点。本文综述了填充型导热橡胶的实验研究现状、导热橡胶的导热机理、导热模型;重点论述了碳纳米管的结构与改性、碳纳米管填充橡胶的导热性能的实验研究及理论研究进展;最后指出碳纳米管的独特结构和优异性能使其作为橡胶复合材料导热增强组分在理论上具有明显优势,但其复合材料的热物性研究仍存在一些问题有待解决;如何降低界面热阻、增加碳纳米管取向等将是提高碳纳米管/橡胶复合材料导热性能的重要解决途径。     

离子液体在碳纳米管/橡胶复合材料中的应用进展

离子液体作为一种绿色溶剂,具有毒性低、不挥发、不燃烧、电导率高、热稳定性和化学稳定性好等优点,近几年在碳纳米管复合材料研究中引起广泛的关注。分析了碳纳米管/橡胶复合材料性能优势和存在问题,重点论述离子液体在改性碳纳米管/橡胶复合材料中的应用,并对其应用前景进行了展望。     

石墨烯/铜复合材料剪切性能的分子动力学模拟

采用分子动力学方法系统地研究了石墨烯/铜复合材料的剪切力学性能,包括剪切弹性模量、剪切屈服强度、剪切破坏强度及剪切变形机制。研究发现,与单晶铜的剪切模拟相比较,石墨烯的加入显著增强了石墨烯/铜复合材料的剪切强度,并且剪切强度随着石墨烯体积分数的增大而提高。复合材料中的石墨烯层与铜层产生了协同作用,即石墨烯层阻碍了铜的位错扩展,铜层限制了石墨烯的结构屈曲。对含球形缺陷的石墨烯/铜复合材料的剪切性能也进行了研究。结果表明,不同位置和数量的球形小缺陷对复合材料的剪切性能影响不大,小缺陷石墨烯/铜复合材料仍具有较好的性能和使用价值。但随着缺陷直径的增大,复合材料的剪切强度明显减小。     

石墨烯及其纳米复合材料的研究进展

石墨烯具有高的比表面积,优异的力学、电学和热学性能,其杨氏模量和拉伸强度可与碳纳米管相媲美,有着广阔的应用前景。本文综述了石墨烯及其纳米复合材料的研究进展,重点介绍了石墨烯的结构、特性以及其在纳米复合材料领域的应用。     

碳纳米管/天然橡胶复合材料的制备及性能

对碳纳米管/天然橡胶复合材料的制备工艺和材料性能进行了研究。碳纳米管与天然橡胶复合后,橡胶DSC曲线中结晶熔融峰变小,硫化返原现象减轻,焦烧时间略有缩短。经过分散-粘合体系处理,碳纳米管在橡胶中的分散程度及界面粘合状况改善,复合材料的整体力学性能提高,与炭黑增强样品相比,碳纳米管复合材料在回弹及动态压缩性能方面占有优势,动态模量和玻璃化转变温度高,热降解稳定性较好。      

石墨烯微片/天然橡胶纳米复合材料的研究

目的 研究石墨烯微片的添量对石墨烯微片/天然橡胶纳米复合材料性能的影响,并对机械共混法和胶乳共混法进行比较。方法 探索复合材料的制备工艺,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱(RDS)、万能力学试验机等对石墨烯微片和石墨烯微片/天然橡胶纳米复合材料的形貌、结构以及性能进行分析和研究。结果 测试结果表明,石墨烯微片作为填料添加到复合材料中,使复合材料的性能得到了增强。相比纯橡胶而言,石墨烯微片(10 phr)/天然橡胶复合材料的拉伸强度增加了41.5%,热导率增加了153.3%。结论 石墨烯微片可以大幅度提高复合材料的性能,并且胶乳共混法制备的复合材料的性能要优于机械共混法制备的复合材料的性能。     

PPy/MWNTs/GO复合材料的制备与电化学性能研究

以吡咯为单体,多壁碳纳米管和氧化石墨烯为模板,过硫酸铵为氧化剂,采用原位化学聚合法制备了聚吡咯/多壁碳纳米管/氧化石墨烯(PPy/MWNTs/GO)复合材料.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射谱(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安法(CV)和电化学交流阻抗谱(EIS)对制备复合材料的结构、微观形貌和电化学性能进行了研究,探讨了多壁碳纳米管/氧化石墨烯比例、吡咯用量对复合材料电容性能的影响.研究结果显示,PPy/MWNTs/GO复合材料具有较大的比电容和良好的循环稳定性,且具有较小的电荷转移电阻,接近于理想的超级电容器用电极材料.     

碳纳米管/天然橡胶复合材料的实验研究-- 碳纳米管用量对复合材料性能的影响

采用机械混合方法制备碳纳米管／天然橡胶复合材料,随着碳纳米管添加量的增加,橡胶材料微观结构的均匀性下降,DSC曲线中结晶熔融峰面积逐渐减小,同时橡胶硫化返原现象减轻,硫化样品的交联度有所降低。碳纳米管在橡胶样品中显示出补强效应,碳纳米管复合材料的回弹、压缩疲劳性能明显优于炭黑补强样品,但其拉伸、撕裂性能水平较低。     

氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜制备及性能表征

采用氧化法将碳纳米管纵向切割成氧化石墨烯纳米带,利用溶液成形在涂膜机上制备氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜。FT-IR、拉曼光谱、XRD、FE-SEM、TEM等测试表明,碳纳米管成功地被纵向切割成带状结构的氧化石墨烯纳米带。力学测试表明,当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜弹性模量与拉伸强度相比TPU薄膜提高了160%与123%。氧气透过率测试表明当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜氧气透过率降低77%,阻隔性能明显提高。     

不同比例碳纳米管/石墨烯杂化材料的制备及性能

碳纳米管和酸化石墨烯可以通过聚丙烯酰氯的桥梁作用紧密地连接在一起,形成稳定的碳纳米管/石墨烯杂化材料。将合成杂化材料所需的碳纳米管和石墨烯的比例分别调整为1∶2和2∶1与聚丙烯酰氯进行反应。用红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)和拉曼光谱(Raman)对反应产物碳纳米管/石墨烯杂化材料进行表征。将合成的不同种类杂化材料添加到环氧树脂中制备复合材料,研究不同种类的杂化材料对环氧树脂的增强增韧效果。拉伸测试结果表明,碳纳米管和石墨烯的比例为1∶2时,合成的碳纳米管/石墨烯杂化材料对环氧树脂基的增强增韧效果最佳。这是由于当碳纳米管与石墨烯的比例为1∶2时,碳纳米管可以更均匀地分散在石墨烯的片层中,形成稳定的三维结构,当复合材料承受外力时不会产生局部应变,从而达到增强增韧效果。     

碳纳米管/石墨烯杂化材料改性环氧树脂力学性能研究

通过超声离心将酸化石墨烯和羟基化的多壁碳纳米管按照不同比例成功合成碳纳米管/石墨烯杂化材料。将杂化材料分散在环氧树脂体系中制备环氧树脂复合材料样条,研究杂化材料对环氧树脂力学性能的影响。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉伸力学性能测试分析了杂化材料的分散性等微观结构以及环氧树脂复合材料的力学性能及断面形貌。碳纳米管/石墨烯杂化材料对环氧树脂有增强增韧的效果,其中石墨烯与碳纳米管之比为2∶1的杂化材料对环氧树脂的增强增韧效果最好。     

石墨烯/壳聚糖电化学生物传感器研究进展

石墨烯/壳聚糖是一种无机碳纳米材料和生物多糖结合在一起的新型复合材料,既有石墨烯的导电性好、化学性能稳定等特点,又兼具壳聚糖的生物官能性。主要介绍了基于石墨烯/壳聚糖材料构建的电化学生物传感器近年来在环境污染物、医学检验、食品的检测中的应用。     

石墨烯/碳纳米管复合材料的微波吸收性能研究

石墨烯和碳纳米管都是新型纳米尺寸碳材料,具有极大的比表面积、良好的导电性以及优秀的机械性能等特性。通过微波膨化法在石墨烯(寡层石墨)表面空隙结构内生长了碳纳米管,制备出石墨烯/碳纳米管复合材料,碳纳米管不仅可以发挥连接石墨烯层片结构的作用,还可以与石墨烯共同发挥协同吸波效应;同时生长碳纳米管所添加的催化剂在微波状态下分解为纳米磁性颗粒,提高整体复合材料的吸波性能。通过采用SEM、EDX、XRD等对材料的形貌、化学成分进行表征,并用矢量网络分析仪测试了材料在2~18GHz频带内的复介电常数和复磁导率,利用计算机模拟出不同厚度的微波衰减性能。结果表明,材料的电磁损耗机制由电介质损耗、磁损耗共同构成,微波吸收峰随着材料厚度的增加向低频移动,当厚度为2.5mm时,在14.4GHz时最大损耗值为-28dB,并且在频带12.4~17.7GHz的范围内达到-10dB的吸收。     

不同维数填料对橡胶Payne效应的影响

在变外力作用下,填充橡胶的动态模量会随着应变的增加而急剧下降的现象称为Payne效应。研究填充橡胶的Payne效应可以保证橡胶制品在使用过程中的安全性和可靠性,同时获得具有良好力学性能的橡胶制品。文中通过胶乳-双辊连用法制备了炭黑/天然橡胶复合材料(RCB)、碳纳米管/天然橡胶复合材料(RCNT)和石墨烯/天然橡胶复合材料(RGE)。扫描电镜和透射电镜图像显示,该方法可以将填料均匀分散在橡胶基体中。Mooney-Rivlin曲线和动态力学性能测试显示RGE复合材料的Payne效应最强,RCB复合材料的Payne效应最弱。