碳纳米管改性对环氧树脂复合材料热学和电学性能的影响

分别采用混酸(浓H2SO4和浓HNOs)、浓HNOs、浓NaOH及浓H2SO4/H2O2对碳纳米管(CNTs)在室温下进行表面处理,通过FTIR、SEM、DSC和TGA研究了各改性方法对CNTs/环氧树脂(EP)复合材料热性能和电性能的影响.结果表明,混酸处理使CNTs在EP中的分散性、EP的玻璃化温度和热分解温度都显著提高,其它3种方法也有这种作用,相比较而言,H2SO4/H2O2和HNO3的改性作用稍差,而NaOH的最差.4种处理方法都使复合材料的导电性能、介电常数以及介电损耗显著下降,其中混酸处理使上述性能下降的程度最高,其次为H2SO4/H2O2处理,NaOH处理和HNO3处理对电性能影响较小.     

多元碳纳米材料协同改性玻璃微珠/环氧树脂复合材料

采用静电自组装法制备了还原氧化石墨烯表面修饰中空玻璃微珠（rGO@HGB）,与导电炭黑（CB）、石墨烯纳米片（GNPs）一起与环氧树脂（EP）共混,制备了CB-GNPs-rGO@HGB/EP复合材料,并系统研究了复合材料的微观结构、导电性能和介电性能。结果表明,rGO@HGB的加入能够显著提高rGO@HGB/EP复合材料的导电性能和介电常数,进一步引入CB和GNPs后,形成了被rGO@HGB隔离的导电逾渗网络,rGO、CB和GNPs三者对提高CB-GNPs-rGO@HGB/EP复合材料性能具有协同作用。在CB与GNPs的总含量固定为0.2vol%,且二者的体积比为10:1时,CB-GNPs-rGO@HGB/EP复合材料的导电与介电性能最优,对应的体积电阻率为1.88×104 Ωcm,在1 kHz下的介电常数高达454.5,分别比CB-rGO@HGB/EP和GNPs-rGO@HGB/EP复合材料提高了11.3%和10.7%,而其介电损耗仅为0.065。      

自修复微胶囊分散对复合材料拉伸性能的影响

为改善亚乙基降冰片烯(ENB)自修复微胶囊在环氧树脂(Epoxy)中的分散性, 采用KH560偶联剂对ENB微胶囊表面进行处理, 探讨KH560改性ENB 微胶囊(KH560-ENB)在Epoxy材料中的分散性及KH560-ENB环氧树脂材料(KH560-ENB/Epoxy)的拉伸性能。结果表明: 对未改性的ENB微胶囊树脂复合材料(ENB/Epoxy), 当ENB微胶囊与Epoxy质量比小于或等于5%时, ENB/Epoxy的拉伸断裂强度、拉伸模量以及断裂伸长率均随ENB微胶囊与Epoxy质量比的增加而降低, 但经不同温度预固化后, ENB/Epoxy复合材料拉伸指标初始下降速率均不同; KH560-ENB微胶囊在Epoxy中累积分布线性拟合相关系数为0.9945, 接近于1, 说明KH560-ENB微胶囊在Epoxy中分散性好, 且KH560-ENB/Epoxy复合材料的拉伸断裂强度提高19.1%, 拉伸模量提高6.6%; 对KH560-ENB/Epoxy复合材料的SEM断面观察结果表明, KH560-ENB微胶囊与Epoxy界面粘接良好。     

玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料复合机制

用三种硅烷偶联剂KH550、KH560和KH570分别处理玄武岩纤维(BF), 以未经偶联剂处理的BF为对照组。X射线电子能谱(XPS)分析三种偶联剂对BF的改性, 发现BF表面的Si元素与偶联剂中的Si元素形成了Si—O—Si键, 其含量顺序为KH550>KH570>KH560。测定了不同方法处理后的BF增强环氧树脂(BF/EP)复合材料水浴前后的弯曲性能和层间剪切强度(ILSS), 同时用SEM观察了BF/EP水浴前后的断裂面微观形貌, 结果发现水浴前三种偶联剂处理BF后都能提高BF/EP的界面粘结性能, 提高效果为KH550>KH560>KH570, 试样破坏时界面无脱粘, 主要发生的是基体破坏, 界面力学性能优于基体力学性能; 水浴处理后, 不同BF/EP的力学性能下降程度不同, 耐水性较差, 试样断裂面呈脆性断裂, 界面脱粘, 部分纤维被拔出后在基体中留下空洞。      

偶联剂改性废纸/PETG生物复合材料

目的制备可生物降解的偶联剂改性废纸/PETG木塑复合材料,并检测其各方面的性能。方法分别采用偶联剂KH550,KH560和KH570对废纸粉进行改性处理,并与PETG制备木塑生物复合材料,通过傅里叶变换红外光谱、力学性能检测、吸水性能分析、扫描电镜和热重分析,研究偶联剂的加入对材料结构、力学性能、吸水性、微观形貌和热稳定性的影响。结果 KH550对复合材料性能的增强效果最好,当KH550质量分数为1%时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度达到峰值,分别提高了32.8%和13.7%。结论偶联剂能明显改善复合材料的力学性能和热稳定性,降低其吸水率,在包装领域具有很好的应用前景。     

偶联剂对玻璃纤维增强淀粉/聚乳酸复合材料性能的影响

分别以马来酸酐、KH550、KH560和KH570为偶联剂对玻璃纤维进行预处理,再与淀粉、聚乳酸(PLA)复合,通过熔融挤出法制备玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料。研究了偶联剂种类对玻璃纤维增强复合材料熔融指数、力学性能、热性能和熔融流变性能的影响。实验发现马来酸酐、KH550、KH570、KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料的熔融指数和力学性能都依次增大,表明KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料的界面黏结作用最强。对热性能进行表征发现,马来酸酐、KH550、KH570、KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料玻璃化转变温度、重结晶温度、结晶度和热稳定性均依次提高。受玻璃纤维与淀粉/PLA基体界面黏结效果的影响,马来酸酐、KH550、KH570、KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA体系的储能模量和复数黏度依次增大。     

Al2O3/环氧树脂复合材料制备及对三相点电场的影响研究

Al2O3填充环氧树脂,并用偶联剂KH560对Al2O3进行表面改性,通过溶液混合法制备不同添加量的Al2O3/环氧树脂复合材料。通过傅立叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和Aglient 4294A阻抗分析仪对Al2O3/环氧树脂复合材料的微观结构和介电性能进行测试,结果表明表面改性的Al2O3在环氧树脂基体中具有更好的分散性,同时表面改性的Al2O3制备的复合材料的介电常数增加,介电损耗降低。采用静电场仿真软件模拟爆电电源中三相点附近电场分布,结果表明随着介电常数增加,三相点电场强度具有降低的趋势。     

酸酐固化环氧树脂-有机蒙脱土纳米复合材料的制备及性能研究

以甲基四氢酸酐为固化剂,对含羟基长链烷基季铵盐改性蒙脱土-环氧树脂纳米复合材料的制备进行了研究。通过TEM、SEM、TGA和DMA等对其微观结构、热性能和动态力学性能等进行表征和分析。TEM结果表明:有机蒙脱土以纳米片层分散在环氧树脂基体中,形成了纳米复合材料;有机蒙脱土含量3wt％时,环氧树脂被同时增韧增强:冲击强度提高87.8%,拉伸强度提高20.9%。纳米片层蒙脱土的加入同时也改善了环氧树脂的热稳定性和动态力学性能;有机蒙脱土含量5wt%时,热分解温度提高24.7℃,热变形温度提高了8.7℃;在T<T_g时,环氧树脂的储能模量提高42.86%,在T>T_g时,提高229.8%;相应玻璃化转变温度T_g提高14.7℃。      

Effect of the dispersion of self-healing microcapsules on tensile properties of microcapsules filled composites

为改善亚乙基降冰片烯（ENB）自修复微胶囊在环氧树脂（Epoxy）中的分散性,采用KH560偶联剂对ENB微胶囊表面进行处理,探讨KH560改性ENB微胶囊（KH560-ENB）在Epoxy材料中的分散性及KH560-ENB环氧树脂材料（KH560-ENB／Epoxy）的拉伸性能。结果表明：对未改性的ENB微胶囊树脂复合材料（ENB／Epoxy）,当ENB微胶囊与Epoxy质量比小于或等于5％时,ENB／Epoxy的拉伸断裂强度、拉伸模量以及断裂伸长率均随ENB微胶囊与Epoxy质量比的增加而降低,但经不同温度预固化后,ENB／Epoxy复合材料拉伸指标初始下降速率均不同;KH560-ENB微胶囊在Epoxy中累积分布线性拟合相关系数为0．9945,接近于1,说明KH560-ENB微胶囊在Epoxy中分散性好,且KH560-ENB／Epoxy复合材料的拉伸断裂强度提高19．1％,拉伸模量提高6．6％;对KH560-ENB／Epoxy复合材料的SEM断面观察结果表明,KH560-ENB微胶囊与Epoxy界面粘接良好。     

偶联剂对纳米SiO2／树脂复合材料显微形貌及性能的影响

采用不同的偶联剂KH550、KH560和KH570对纳米SiO2进行表面处理,然后将其与拼混树脂制成复合材料。利用TEM、FT-IR和TGA等分析测试手段对不同偶联剂处理的纳米SiO2进行表征和分析,同时对复合材料的显微形貌及耐热性能进行一定的考察。结果表明,SiO2与三种偶联剂均形成化学键合。相比之下,用KH560处理的SiO2在基体树脂中分散性较好,复合材料耐热性较高。     

Tailoring of thermal and dielectric properties of LDPE-matrix composites by the volume fraction,density, and surface modification of hollow glass microsphere filler

Hollow glass microsphere (HGM) filled low-density polyethylene (LDPE) composites were prepared, and the effects of density, content, and surface modification of HGM on the thermal and dielectric properties of the composites were investigated. It is found that the thermal conductivity of the composites decreases with increasing HGM content or decreasing HGM density. At the same HGM content and density, the composites filled with suitable amount of silane coupling agent (KH570) modified HGM exhibit higher thermal conductivity than unmodified-HGM filled composites. The dielectric constant at 1 MHz of the composites also decreases with increasing HGM content or decreasing HGM density, but their dielectric loss increases with increasing HGM content or increasing HGM density. By modifying the surface of HGM with suitable amount of KH570, the dielectric constant and loss at 1 MHz of the composites can be decreased at the same time. The results of microwave dielectric properties of the composites indicate that the dielectric constant decreases with increasing HGM content or decreasing HGM density, the quality factor (Q × f) decreases with increasing HGM content or increasing HGM density, but both dielectric constant and quality factor are slightly affected by the surface modification of HGM. Due to lower intrinsic thermal conductivity and dielectric constant but higher dielectric loss of HGM than LDPE, the thermal conductivity and dielectric properties of the composites can be controlled with adding HGM and varying its volume fraction. The surface modification of HGM improves the interface contact between HGM and LDPE in the composites, which is confirmed by the SEM observation, and thus the heat conduction and dielectric properties at low frequency are improved. Based on calculated thermal conductivity and dielectric constant of HGM, the experimental trends of thermal conductivity and dielectric constant at 1 MHz of the composites are analyzed by using different models, including typical models for particles-filled composites and special models developed for hollow microsphere filled composites. The results from suitable models show close correlation with the experimental values.     

改性凹凸棒土-氧化石墨烯/环氧树脂复合材料的力学性能和热电性能

分别用硅烷偶联剂KH560改性凹凸棒土(Attapulgite，ATP)和氧化石墨烯(Graphene oxide，GO)，并将其复合制备ATP-GO复合物。以环氧树脂(Epoxy，EP)为基体，采用原位聚合法制备ATP-GO/EP复合材料。采用SEM和FTIR对ATP-GO复合物的形貌和化学结构进行表征。结果表明:ATP与GO成功键合并附着在GO表面；ATP-GO的加入，提高了EP的冲击强度、弯曲强度和热稳定性，降低了其介电常数和介电损耗。3wt%ATP-0.5wt%GO/EP复合材料的弯曲强度和冲击强度分别为138.58 MPa和20.80 kJ/m2，比纯EP分别提高了75.5%和351.6%，而其介电常数和介电损耗分别低至3.36和0.0118，比纯EP降低了7.7%和27.3%。      

Electrical and thermophysical properties of epoxy/aluminum nitride nanocomposites: Effects of nanoparticle surface modification

The traditional epoxy resin used for electrical and electronic industry has a poor thermal conductivity and no longer meets the increasingly cooling requirements of electric equipments and electronic devices. Ceramic nanoparticles with high thermal conductivity and low dielectric constant represent good candidates to improve the thermophysical properties of epoxy resin. This paper reports the effects of surface modification of AlN nanoparticles on morphology, glass transition, electrical property and thermal conductivity of the epoxy composites. Gamma-aminopropyl triethoxysilane was used as a silane coupling agent for the surface modification of the AlN nanoparticles. It was found that the surface modification of the nanoparticles not only improved the dispersion of the nanoparticles, but also showed an enhancement in electrical and thermophysical properties of the epoxy composites. The surface modification technology presented a strategy to prepare nanocomposites having high thermal conductivity simultaneously with low dielectric loss.     

纳米ZnO/低密度聚乙烯复合材料的介电特性

为探讨纳米ZnO/低密度聚乙烯（LDPE）复合材料的介电特性,首先,采用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂对纳米ZnO进行改性,并利用两步法制备了不同纳米ZnO质量分数、不同纳米ZnO粒径、不同纳米ZnO表面修饰方式和不同冷却方式的纳米ZnO/LDPE复合材料;然后,通过FTIR、SEM、DSC和热激电流（TSC）测试了纳米ZnO在基体中的分散情况、复合材料的等温结晶过程参数变化及陷阱密度;最后,在不同实验温度下分别进行了交流击穿、绝缘电导率、介电常数和空间电荷实验。结果表明:纳米ZnO的加入使纳米ZnO/LDPE复合材料内部陷阱深度和密度均有所增加;当纳米ZnO的粒径为40 nm且质量分数为3%时,复合材料的结晶速度最快,纳米ZnO在基体中的分散性较好,击穿场强达到最高值133.3 kV/mm,电导率及介电常数也相对较低,加压时复合材料内部空间电荷少,短路时释放电荷速度快,介电性能较好;由于纳米粒子增加了材料内部的热传导速率,降低了复合材料随着温度升高而降解的速度,因而相对于纯LDPE,随着实验温度的提高,纳米ZnO/LDPE复合材料的击穿场强下降幅度及电导率上升幅度均较小。      

KH550硅烷偶联剂对复合材料结构和介电性能影响

采用KH550硅烷偶联剂对BaTiO3粉体进行了表面处理,用溶液混合法及热压工艺制备了BaTiO3/PVDF复合材料.通过扫描电子显微镜对复合材料形貌的分析发现偶联剂的用量对复合材料形态影响较大; 用傅立叶变换红外光谱仪和X射线衍射分析了偶联剂用量对BaTiO3/PVDF复合材料微观结构影响; 通过阻抗分析仪研究了复合材料的介电性能, 发现偶联剂用量对复合材料介电性能影响很大,当偶联剂用量在1%(质量分数)时,BaTiO3体积分数为40%的复合材料介电常数高达51.     

碳纳米管/丁苯橡胶复合材料的电学性能

采用喷雾干燥法可制备不同配比的碳纳米管（Carbon nanotubes,CNTs）/粉末丁苯橡胶复合材料,观察CNTs在橡胶基体中的分散情况,检测复合材料的导电性能及介电性能,并进行了简要的理论分析。结果表明:CNTs在橡胶基体中获得了充分均匀的分散,有利于CNTs改性补强作用的发挥。与纯胶样品及填充炭黑（Carbon black,CB）样品相比, 填充CNTs样品在8~18GHz下具有较高的介电常数及低介电损耗。随着CNTs加入量的增加,CNTs/粉末丁苯橡胶复合材料的电导率逐渐升高,当CNTs加入量为60phr（per hundred rubber）时,与纯胶样品及添加60phr CB样品相比,电导率提高近10个数量级;复合材料内部导电同时存在隧道导电机制和渗逾导电机制。采用喷雾干燥法制备的CNTs/粉末丁苯橡胶复合材料,将是一种综合性能良好的新型纳米复合材料,有望在抗静电橡胶、电磁屏蔽及介电材料等领域获得应用。      

偶联剂改性纳米硅溶胶的接枝率及稳定性

为改善纳米硅溶胶与有机物间的亲和性及分散稳定性,用硅烷偶联剂对碱性纳米硅溶胶进行表面接枝改性。分析了偶联剂用量、反应温度和反应时间对接枝率、分散稳定性及微观形貌的影响。结果表明,偶联剂KH560更适合做碱性纳米硅溶胶的表面改性剂,且制备的改性纳米硅溶胶表面可接枝KH560;从接枝率变化梯度来看,KH560用量对接枝率影响最大,当KH560含量为12.5%、反应时间为5h、反应温度为60℃时,改性接枝率及Zeta电位绝对值最高,分别为7.37%和55.6mV。     

陶瓷/碳纳米管复合材料的制备、性能及韧化机理

评述和讨论了碳纳米管增强陶瓷基复合材料的制备工艺,包括碳纳米管在陶瓷基体上的分散和材料的烧结成型,添加碳纳米管后材料力学性能、导电和导热等物理性能的改善以及韧化机理,指出碳纳米管在陶瓷材料基体上的均匀分散,碳纳米管在组织中存活,碳纳米管与陶瓷基体的界面结合状态是影响碳纳米管增强陶瓷基复合材料性能提高的关键.