CNTs添加量对航空航天用EP/CFDSF复合材料性能的影响

研究了在环氧树脂(EP)中同时加入碳纤维双层间隔织物(CFDSF)与碳纳米管(CNTs)来提高EP强度的相关作用机理,探讨CNTs对EP/CFDSF/CNTs电学特性的影响。研究结果表明,随着CNTs含量的不断增加,试样的弯曲强度与冲击强度均发生了先增大后降低的现象,EP/CFDSF复合材料的力学性能明显高于EP材料。当CNTs的添加量为2. 5份时,EP/CFDSF试样的冲击强度和弯曲强度测试值达到最高,依次为18. 1 k J/m~2和146. 5 MPa,比纯EP材料的强度显著提高。不含CNTs时复合材料断面具有平整的微观形貌;添加了2. 5份CNTs的试样断面区域表现为明显的凹凸变化特点。随着CNTs添加量的增加,试样的电阻率明显下降,2. 5份CNTs的两种试样体积电阻率分别为19. 6Ω·cm和14. 8Ω·cm。     

CNT纳米碳填料含量对航天用EP/CFDSF材料性能的影响

研究了在环氧树脂(EP)中同时加入碳纤维双层间隔织物(CFDSF)与酸化碳纳米管(CNT)来提高EP强度的相关作用机理,探讨CNT对EP/CFDSF/CNT电学特性的影响。结果表明,当改性CNT的含量逐渐上升后,材料的缺口冲击测试强度与弯曲强度都呈现先增大后减小情况。在加入2. 5份后,材料达到最大的缺口冲击强度与弯曲强度。此时的断面形成了凹凸不平的结构,断裂后的CF也存在明显的参差不齐现象。当基体中的改性CNT含量增大后,材料的体积电阻率都出现了下降的趋势。在较低的CNT含量下,CNT相互间处于一种分离状态,无法为电子移动提供连接通道,当CNT含量继续上升至2. 5份时,试样体积电阻率大幅减小。     

聚醚砜/碳纳米管对环氧树脂的协同增韧

通过同时添加少量聚醚砜(PESU)及碳纳米管(CNTs)对环氧树脂(EP)进行增强增韧改性。首先采用热溶法使PESU完全溶解在EP中,再利用三辊研磨机的机械剪切作用帮助CNTs分散在EP/PESU体系中,制得EP/PESU/CNTs复合材料浇铸体试样。结果表明,CNTs和PESU的加入,在没有牺牲EP热性能的情况下,试样的断裂韧性、缺口冲击强度、弯曲强度、储能模量得到提高;同时其拉伸强度未受到不利影响。当PESU含量为10份,CNTs含量为0.15份时,试样的断裂韧性和缺口冲击强度达到最大值,分别为5.29 MPa·m1/2和212 J/m,相比纯EP提升49.4%和81.2%;CNTs含量为0.1份时,试样弯曲强度达到最大值216 MPa,相比纯EP提升24.1%。通过扫描电子显微镜分析发现,PESU相分离形成的热塑性微球和CNTs在微米和纳米两个尺度上对EP起到了协同增韧的作用。     

环氧树脂/碳纤维/绢云母复合材料性能研究

采用环氧树脂(EP)与短碳纤维(SCF)通过熔融共混法制得体积电阻率较低的EP/SCF复合材料,其渗滤阈值为10%。再以EP/SCF(67/25)复合材料的配比为基准,加入不同质量份的经2%硬脂酸改性的绢云母,制备出EP/SCF/绢云母复合材料。实验结果表明,当EP、SCF、绢云母的质量比为67∶25∶10时,复合材料的体积电阻率为2.25×108Ω·cm,拉伸强度、拉伸弹性模量和冲击强度比EP分别提高了78.5%、57.5%和43.6%。     

PCL/CNTs复合材料的性能

以聚己内酯(PCL)和碳纳米管(CNTs)为主要材料,采用熔融共混制备PCL/CNTs复合材料。随着CNTs含量增加,以直径为10 nm的CNTs(简称CNTs10)制备的PCL/CNTs10复合材料的拉伸强度先增加后降低,以直径为5 nm的CNTs(简称CNTs5)制备的PCL/CNTs5复合材料的拉伸强度先减小后增大,断裂伸长率先降低后增加,体积电阻率逐步降低。CNTs含量相同时,PCL/CNTs5复合材料的体积电阻率小于PCL/CNTs10;CNTs5含量分别为12%和14%时,复合材料的体积电阻率分别为0.92Ω·cm和0.52Ω·cm。扫描电子显微镜分析发现,随着CNTs含量增加,复合材料表面暴露的CNTs5数量逐渐增多,当CNTs10含量≥12%和CNTs5含量≥10%时出现一定的团聚。CNTs5含量为12%的复合材料综合性能最佳,其体积电阻率为0.92Ω·cm、拉伸强度为26.4 MPa、断裂伸长率为267.7%、撕裂强度为46.0 N/cm;在3.7 V直流电压下通电12 min,可从28℃上升到36℃,20 min后达到38℃,随后温度缓慢上升,该复合材料在热敷保健和医疗器械领域具有良好的应用前景。     

改性铝塑膜回收料/MWCNT复合材料的制备及性能研究

以高密度聚乙烯(HDPE)改性的铝塑膜回收料为基础原料,通过熔融共混的方式制备了铝塑膜改性料/多壁碳纳米管(MWCNT)复合材料。首先以乙醇和水的混合溶液作为溶剂,用硅烷偶联剂KH560对MWCNT进行表面处理,通过红外光谱、扫描电镜对改性MWCNT的结构进行表征,红外数据表明MWCNT表面成功引入了硅烷偶联剂分子。考察了MWCNT含量对复合材料力学性能、流变性能及电磁屏蔽性能的影响。结果显示:复合材料的弯曲强度、拉伸强度及缺口冲击强度均随MWCNT含量的增加呈现先增大后减小的趋势。加工流动性随MWCNT含量的增加呈逐渐降低的趋势。体积电阻率随MWCNT含量增加逐渐降低,电磁屏蔽效能逐渐升高。当MWCNT的含量为8%时,复合材料的体积电阻率为5.3×10~5Ω·cm,主体电磁屏蔽效能达到了20～30 dB。     

改性碳纳米管共沉淀处理及其在聚氯乙烯复合材料中的应用

首先采用共沉淀法制备了聚氯乙烯(PVC)/改性碳纳米管(CNTs)初产物(PVC包覆的改性CNTs粒子),然后将其与PVC经双辊塑炼及压制成型得到该初产物的PVC复合材料,并测试了该复合材料的力学性能和电性能。结果表明:随着改性CNTs用量的增加,PVC/改性CNTs复合材料的表面电阻率逐渐降低,而缺口冲击强度则先增后减,与空白样相比,当改性CNTs用量为1份时,复合材料的导电性和缺口冲击强度均有显著改善;另外改性CNTs经过共沉淀处理后,所得PVC/改性CNTs复合材料的导电性有所降低,但是改性CNTs在PVC基体中的分散性则有所改善,复合材料的缺口冲击强度明显提高。     

聚氯乙烯/炭黑/镀铜纳米石墨微片导电复合材料的研究

利用超声作用制备粒径为10μm,平均厚度约为100nm的纳米石墨微片（nano-Gs）,然后采用无钯无SnCl2化学镀铜新工艺对nano-Gs表面进行化学镀铜。通过熔融共混法制备聚氯乙烯（PVC）/镀铜nano-Gs和PVC/导电炭黑（CB）/镀铜nano-Gs复合材料。结果表明,当镀铜nano-Gs含量达到逾渗阈值12%（质量分数,下同）时,PVC/镀铜nano-Gs复合材料的体积电阻率达到了最低值104Ω·cm,但其拉伸强度及缺口冲击强度较纯PVC均有所下降;当镀铜nano-Gs含量达到10%,CB含量达到2%时,PVC/CB/镀铜nano-Gs的体积电阻率达到了最低值103Ω·cm,比PVC/镀铜nano-Gs降低了一个数量级,且其拉伸强度及缺口冲击强度较纯PVC均有所提高。     

Ni/GFF/EP导电复合电磁屏蔽材料的制备及性能

采用化学镀法在玻璃纤维织物(GFF)上制备出镀镍玻璃纤维织物(Ni/GFF),将Ni/GFF作为导电填料与环氧树脂(EP)复合,制备了镀镍玻璃纤维织物/环氧树脂复合材料(Ni/GFF/EP)。对还原剂浓度、主盐液浓度、氨水浓度、化学镀反应时间等工艺参数对Ni/GFF导电性的影响进行研究,优化了化学镀工艺。研究了GFF镀镍改性对复合材料力学性能的影响以及Ni/GFF复合环氧树脂前后的屏蔽效能。结果表明,Ni/GFF/EP复合材料的体积电阻率为5.06×10~(-3)Ω·cm,弯曲强度为230 MPa,冲击强度为11.56 kJ·m~(-2),屏蔽效能为67 dB~77 dB。     

聚丙烯/炭黑/废纸纤维导电复合材料的性能研究

通过熔融共混方式制备了聚丙烯/炭黑/废纸纤维导电复合材料，研究废纸纤维含量和炭黑含量对复合材料体积电阻率、力学性能、流变性能和热稳定性能的影响，并通过扫描电镜分析了废纸纤维及炭黑在复合材料基体中的分散情况。结果表明：废纸纤维的加入有效降低复合材料的体积电阻率。当炭黑含量为12%时，随着废纸纤维含量由0增至10%，复合材料体积电阻率由2.41×1014Ω·cm降至9.3×108Ω·cm。废纸纤维能够有效提高复合材料的力学性能，当炭黑含量为12%、废纸含量为10%时，复合材料的拉伸模量、弯曲模量、冲击强度相比于未添加废纸时分别提高24%、35%和11.7%。废纸纤维的加入增加复合材料的平衡转矩，降低熔体流动速率，含量较高时影响作用明显。废纸纤维的加入降低聚丙烯/炭黑复合材料的热稳定性。     

碳纳米管对酚醛树脂/碳纤维复合材料力学性能的影响

利用碳纳米管(CNTs)对酚醛树脂(PF)进行改性,研究了CNTs含量对PF/碳纤维(CF)复合材料力学性能的影响。研究表明,CNTs能够明显提高PF/CF复合材料的力学性能,当CNTs的含量为0.5%时,复合材料的弯曲强度达到最大值(891.8MPa),与未加入CNTs时相比提高了168.4MPa,而弯曲弹性模量降低了9.5GPa;当CNTs的含量为1.5%时,复合材料的压缩强度、层间剪切强度、冲击强度均达到最大值,与未加入CNTs时相比,分别提高了10.4%、79.2%、71.9%。     

接结纱经向间距对EP/CFSF复合材料性能的影响

基于不同接结纱经向间距的设计,研究了不同接结纱经向间距对环氧树脂(EP)/碳纤维间隔织物(CFSF)复合材料的力学性能、电学性能的影响规律,结合扫描电子显微镜,分析经向间距对复合材料性能的影响机制。结果表明,随着接结纱经向间距的增加,EP/CFSF复合材料的冲击强度和弯曲强度减小,韧性减弱,电阻率增大。当接结纱经向间距为4 mm时,复合材料具有较佳的综合性能,其冲击强度为13.5 k J/m~2,弯曲强度为121.30 MPa,导电性能最好,电阻率为0.077Ω·m。     

PS/纳米MoS2复合材料的研究

采用熔融共混的方法制备了PS/纳米MoS2复合材料,并应用高阻仪、DSC等研究了该复合材料的电性能和热性能,同时测试了该复合材料的力学性能.结果表明,随着纳米MoS2用量的增加,复合材料的体积电阻率明显下降,当MoS2用量为25份时,复合材料的体积电阻率达到109Ω·cm;复合材料的热稳定性也得到提高;同时,复合材料的拉伸强度和冲击强度提高,而弯曲强度有所降低.     

环氧树脂/改性AIN导热绝缘复合材料的制备与性能研究

将改性后的高导热的AIN与环氧树脂(EP)进行复合制备了Ep/改性AIN导热绝缘复合材料.研究了改性AIN的含量对EP/改性AIN复合材料的导热性能、电绝缘性能、粘接性能、热稳定性能及微观结构的影响.结果表明,当AlN体积分数为30%时,EP/改性AIN复合材料的热导率达到O.75 W (m·K),约为EP的4倍;线胀系数为6.3×10-5 K-1,仅为EP的50%左右;体积电阻率为1×1013Ω·cm,具有电绝缘性能.EP/改性AIN复合材料具有优于EP的粘接能力.     

磨碎碳纤维增强环氧树脂复合材料的性能研究

利用两种不同的磨碎碳纤维粉体(CFP)填充环氧树脂(EP),通过熔融共混制备了EP/CFP复合材料。研究了CFP含量、长度与复合材料导电性能、力学性能和热稳定性能的关系,并考察了材料断口形貌。研究表明:P-100型CFP填充的质量分数为25%时,EP/CFP材料的体积电阻率为1.34×106Ω·cm;拉伸强度、拉伸弹性模量、冲击强度和弯曲强度较EP分别提高了124%、186%、98.7%和66.7%,同时材料的热稳定性也略有提高。     

环氧树脂/碳纳米管导热复合材料的制备与性能研究

采用先酸化再空气氧化的方法对碳纳米管（CNTs）进行了纯化处理,并制备了2种环氧树脂(EP)/CNTs导热复合材料。研究了不同含量的CNTs及纯化CNTs对复合材料的导热性能、冲击性能及弯曲性能的影响。结果表明,纯化处理后,CNTs表面的催化剂粒子和无定形碳被去除,得到了纯净CNTs;当纯化CNTs含量为1.5 %时(质量分数,下同),材料的冲击强度和弯曲强度最高,分别为24.95 kJ/m2、127.2 MPa;当纯化CNTs含量为1.5 %时,复合材料的热导率可达1.237 W/（m·℃）。     

聚苯乙烯/膨胀石墨导电复合材料性能研究

以聚苯乙烯为基体,膨胀石墨为填料,邻苯二甲酸二辛酯为增塑剂,通过熔融共混法制备复合材料。并研究了复合材料的导电性能、力学性能和熔体流变性能与膨胀石墨含量的关系。主要结论如下:随着膨胀石墨含量的增加,复合材料的体积电阻率逐渐减小,渗流阈为5%,复合材料的体积电阻率最小为8.65×10~5(Ω·cm),膨胀石墨的含量为13%。当膨胀石墨含量在5%~10%之间时,复合材料的导电性迅速变化。而复合材料的拉伸强度则随之先减小后增大,当膨胀石墨含量为5%时,拉伸强度最小为4.52 MPa。冲击强度小增大后减小,当膨胀石墨含量为5%时,冲击强度最大,为7.5 kJ/m~2。     

ABS-g-MAH,PMMA和CNTs对PC/ASA合金性能的影响

利用双螺杆挤出机制备了聚碳酸酯(PC)/丙烯腈–苯乙烯–丙烯酸酯塑料(ASA)合金,研究了牌号为GPM400AB和GPM400AH的增容剂丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料接枝马来酸酐(ABS-g-MAH)对合金力学性能的影响,发现两种增容剂用量均为5份时,合金的综合力学性能最好,MAH接枝率较高的增容剂GPM400AB对合金的增容效果优于GPM400AH。在此基础上,研究了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)用量对合金力学性能的影响,发现PMMA最适宜的用量为5份。将PC/ASA/GPM400AB/PMMA质量比定为70/30/5/5,通过熔融共混制备了PC/ASA/PMMA合金,研究了碳纳米管(CNTs)对PC/ASA/PMMA合金力学性能和导电性能的影响。结果表明,少量的CNTs提高了PC/ASA/PMMA合金的力学性能,但体积电阻率变化较小,随着CNTs用量增加,合金的韧性和体积电阻率均下降,当CNTs用量为1份时,合金的综合力学性能最好,当CNTs用量为4份时,合金的体积电阻率由未加CNTs时的4×1014Ω·cm下降到7×109Ω·cm左右。     

PA6/EP/LiCl/SiO_2复合材料的结构与性能

采用熔融挤出工艺制备了尼龙(PA)6/环氧树脂(EP)/LiCl/SiO2复合材料。研究了EP的含量对PA6/EP/LiCl/SiO2复合材料的结晶行为、力学及加工性能的影响。研究发现,随着EP含量的增加,复合材料的结晶度降低、结晶不完善程度增大、PA6结晶受限,PA6/EP/LiCl/SiO2复合材料的拉伸强度、缺口冲击强度、弯曲强度总体上表现出先增大后减小的趋势,而熔体流动速率呈先减小后升高的趋势。当EP含量为3份时复合材料的拉伸强度、缺口冲击强度和弯曲强度均达到最大值,分别为94.68 MPa,11.5 kJ/m2和135.36 MPa。     

EP/AlN/MWCNTs导热复合材料性能研究

采用硅烷偶联剂KH–550对氮化铝(Al N)颗粒进行表面处理,对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行氧化处理。通过溶剂和超声分散法,分别制备了环氧树脂(EP)/Al N,EP/MWCNTs及EP/Al N/MWCNTs复合材料,用万能试验机测试了复合材料的冲击强度与弯曲强度,用热导率测定仪测试了其热导率,用扫描电子显微镜和透射电子显微镜测试了其微观结构。结果表明,Al N,MWCNTs在EP基体中分散均匀;单独或同时加入填料Al N和MWCNTs均能够提高EP复合材料的力学性能和导热性能。随着Al N,MWCNTs含量的增加,EP/Al N,EP/MWCNTs及EP/Al N/MWCNTs复合材料的冲击强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,而热导率呈现逐渐增大的趋势;EP/Al N/MWCNTs复合材料的热导率明显高于相同份数Al N的EP/Al N复合材料的热导率。当MWCNTs含量为1.5份、Al N含量为40份时,EP/Al N/MWCNTs复合材料的综合性能最优异,冲击强度为22.118 k J/m2,弯曲强度为124.40 MPa,热导率达到0.434 W/(m·K)。