纳米有机蒙脱土对尼龙6/N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐的结构及耐热性能影响EI北大核心CSCD

采用自制新型耐热改性剂N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐二元共聚物(NMA)与纳米有机蒙脱土(OMMT)对尼龙6(PA6)进行熔融共混制备了PA6/NMA/OMMT纳米复合材料,并通过透射电镜、X射线衍射、差示扫描量热、旋转流变仪、热变形及力学性能测试等分析研究了纳米OMMT用量对PA6/NMA/OMMT纳米复合材料的结构及耐热性能的影响。结果表明:纳米OMMT剥离分散在PA6基体中,诱导了PA6由α晶型向γ晶型转变;且OMMT对PA6/NMA/OMMT纳米复合材料的异相成核作用提高了体系结晶度。此外,对比于PA6/NMA复合材料,PA6/NMA/OMMT纳米复合材料的动态复合黏度、储存模量、损耗模量均增大;且PA6/NMA/OMMT纳米复合材料热变形温度及力学性能随着OMMT添加量的增加呈增大趋势。     

纳米有机蒙脱土对尼龙6/N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐的结构及耐热性能影响

采用自制新型耐热改性剂N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐二元共聚物(NMA)与纳米有机蒙脱土(OMMT)对尼龙6(PA6)进行熔融共混制备了PA6/NMA/OMMT纳米复合材料,并通过透射电镜、X射线衍射、差示扫描量热、旋转流变仪、热变形及力学性能测试等分析研究了纳米OMMT用量对PA6/NMA/OMMT纳米复合材料的结构及耐热性能的影响。结果表明:纳米OMMT剥离分散在PA6基体中,诱导了PA6由α晶型向γ晶型转变;且OMMT对PA6/NMA/OMMT纳米复合材料的异相成核作用提高了体系结晶度。此外,对比于PA6/NMA复合材料,PA6/NMA/OMMT纳米复合材料的动态复合黏度、储存模量、损耗模量均增大;且PA6/NMA/OMMT纳米复合材料热变形温度及力学性能随着OMMT添加量的增加呈增大趋势。     

碳纳米管/粉末丁苯橡胶复合材料的热学性能

将碳纳米管(CNTs)及其它配合剂制成悬浮液,与丁苯胶乳共混,然后利用喷雾干燥法制备CNTs/粉末丁苯橡胶复合材料,检测其热学性能,并进行相应的理论分析。结果表明,随着CNTs加入量的增加,橡胶复合材料的热分解温度逐渐增加,CNTs/橡胶复合材料的热导率逐渐提高,当CNTs体积百分比含量约为22%,即CNTs加入量为60 phr时,与纯胶样品相比,复合材料的热导率提高近1倍。理论分析表明,由于CNTs自身的弯曲和缠绕以及混酸氧化对CNTs自身导热性能的破坏,复合材料热导率的实测值与理论计算值存在一定差距。     

氧化石墨烯/苯甲酸钠复合成核剂协同改性PA6纳米复合材料的性能

先用水热法合成氧化石墨烯(GO)/苯甲酸钠(Sb)复合成核剂(GO-Sb),然后用熔融共混法制备尼龙6(PA6)/GO-Sb纳米复合材料,研究了分别添加GO和Sb、同时添加GO-Sb对PA6纳米复合材料的形态、力学和热性能的影响。结果表明：GO与Sb之间存在静电相互作用和π-π共轭,Sb的加入能促进PA6中γ晶的形成。GO-Sb作为异相成核剂均匀分散在PA6中, 使PA6纳米复合材料的结晶温度、结晶度和热变形温度提高。PA6-GO-Sb(100/0.05/0.25)纳米复合材料的拉伸强度和冲击强度分别比纯PA6提高了69.9%和157.1%。PA6-GO-Sb(100/0.05/0.25)纳米复合材料的拉伸强度、冲击强度和弹性模量分别比PA6-GO-Sb(100/0.3/0)纳米复合材料提高了13.6%、186.4%和52.6%。与纯PA6(k=0.238 W/m·k)相比,PA6-GO-Sb(100/0.3/0)纳米复合材料(k=0.536 W/m·k)的热导率提高了125.2%,PA6-GO-Sb(100/0.05/0.25)纳米复合材料(k=0.854 W/m·k)的热导率提高了258.8%。     

氯化聚乙烯/碳纳米管复合材料的制备及其性能研究

以三氯化铝(AlCl3)作催化剂,将多壁碳纳米管(MWNTS)悬浮在氯仿(CHCl3)溶液中,通过亲电加成反应,对MWNTS进行了侧壁化学修饰,并对化学修饰后的MWNTS作了红外光谱的分析.分别采用机械共混法和溶液共沉淀法制备了CPE/CNTs复合材料,对CPE/CNTs复合材料进行了拉伸性能及流变性能的测试,并利用扫描电子显微镜(SEM)观察了CPE/CNTs复合材料拉伸断面的形貌特征.结果表明:CPE/CNTs复合材料的拉伸强度随碳纳米管加入量的增加而增大,当碳纳米管的加入量为5份时,其拉伸强度最大,与纯氯化聚乙烯的拉伸强度相比,提高了75%;化学修饰后的碳纳米管在氯化聚乙烯基体中有了较好的分散性和相容性;CPE/CNTs复合材料的表观粘度随碳纳米管加入量的增加而逐渐增大.     

添加CNTs、APP和ABS对尼龙6阻燃性能改善的协同效应研究

采用碳纳米管(CNTs)和聚磷酸铵(APP)阻燃尼龙6(PA6)。结果表明,在1%CNTs(质量分数,下同)及20%APP添加量下,PA6具有优异的阻燃性能。在PA6/APP/CNTs共混物中加入易燃的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS),在0.25%CNTs添加量下,其阻燃性能与添加1%CNTs的PA6/APP/CNTs复合材料相近。TEM观察表明,CNTs在PA6/ABS/APP共混物中仅分布在PA6相中。流变性能测试表明,CNTs在共混物PA6/ABS/APP中的选择性分布会使形成网络结构所需的CNTs含量从1%降低到0.25%。炭层的形态表明网络结构有利于形成连续且较为致密的炭层,使得1%CNTs填充PA6/APP共混物及0.25%CNTs填充PA6/ABS/APP共混物具有良好的阻燃性能。当PA6/ABS/APP共混物中的CNTs含量达到1%时,CNTs形成过于致密的网络结构,限制了炭层的膨胀,从而削弱其阻燃性能。     

可再生CH/PA阻燃涂层对剑麻纤维素微晶的改性

采用层层自组方法在剑麻纤维素微晶(SFCM)表面吸附天然聚电解质壳聚糖(CH)和植酸(PA),构筑可再生CH/PA阻燃涂层,用Zeta电位、热重分析(TGA)、场发射扫描电镜(FESEM)、垂直燃烧测试(VFT)和燃烧量热仪(MCC)等手段对复合材料进行了表征。Zeta电位和FESEM结果显示,在CH和PA吸附过程中电位正负交替变化,SFCM表面局部位置被一层凸起的涂层包覆。TGA和FESEM结果表明,随着CH/PA层数的增加复合材料的初始分解温度由299℃降低至257℃,残炭率由5.41%提高至37.64%,SFCM(CH/PA)5的TG残炭物表面未出现螺旋状收缩,纤维素形貌基本上不变;VFT结果显示,SFCM(CH/PA)5续燃时间(39 s)比纯SFCM(150 s)缩短了111 s。MCC结果表明,SFCM(CH/PA)5的热释放速率峰值(pkHRR)和热释放总量(Total HR)与纯SFCM相比分别减少70.6%和79.2%,表明CH/PA涂层具有明显提高SFCM阻燃性能的作用。     

微量CNTs包覆对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料电化学性能的影响

利用高温固相法制备LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料,通过混酸处理和离心过滤CNTs以得到单壁碳纳米管(SWCNTs),再添加分散剂二甲基甲酰胺(DMF)后与LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2混合,利用超声分散与喷雾干燥法将不同量的CNTs均匀包覆在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的表面。CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2复合材料通过SEM、XRD以及电化学测试系统进行表征和测试。结果表明CNTs包覆量为0.5%(质量分数)的CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2复合材料性能最佳。在0.1,5C下的首次放电比容量分别为215.59,175.78mAh·g^-1。在0.1C下充电、大倍率5C下放电,CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2复合材料仍能保持首次放电容量的81.54%,比纯的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2提高了10.48%。在1C倍率下循环100次其容量保持率可达93.02%,比纯的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2提升了15.42%。     

CNTs/PPG/PP复合材料的非等温结晶行为

采用差示扫描量热法(DSC)研究了碳纳米管(CNTs)加入量和降温速率对CNTs/接枝马来酸酐聚丙烯(PPG)/聚丙烯(PP)复合材料(CNTs/PPG/PP)的非等温结晶过程的影响,并采用Jeziorny法对DSC结果进行动力学分析。结果表明:当降温速率为20℃/min时,加入CNTs可提高复合材料的结晶温度,当CNTs加入量为1.0%(wt,质量分数)条件下,复合材料的结晶峰温度为117.6℃,比未加CNTs时提高了2.0℃,CNTs的加入同时还使得复合材料结晶度增大,结晶速率加快,且均随着CNTs加入量的增加而增大;CNTs起到了异相形核作用,改变了PP基的形核方式和晶体长大方式;降温速率的增大使得复合材料将在更低的温度下结晶,结晶度增大。     

磁场处理对LDPE及其碳纳米管复合材料电导特性的影响

在低密度聚乙烯(LDPE)及其碳纳米管(CNTs)复合材料的热成型加工过程中施加稳恒强磁场,研究了磁场处理对LDPE及CNT/LDPE复合材料直流电导特性的影响,并结合差示扫描量热、偏光显微镜与原子力显微镜分析探讨了磁场处理的作用机理。结果表明,磁场处理能导致LDPE的结晶度提高,体积电阻率增加;稳恒强磁场能在CNTs中"诱导"形成感应磁矩,使得CNTs沿平行于磁场方向在LDPE中取向,从而导致CNTs/LDPE复合材料沿平行于磁场方向的电导率增加,电导非线性特性提高;磁场处理导致CNT/LDPE复合材料电导率增加的幅度随CNTs掺量的增加而增大。     

石蜡基碳纳米管复合相变材料热性能的研究

针对石蜡作为相变材料的改进研究,将多壁碳纳米管(CNTs)作为导热增强剂增加石蜡的导热系数。实验制备了CNTs用量为0.02%(wt,质量分数,下同)、0.05%和0.1%的石蜡/CNTs复合相变材料,通过差示扫描量热仪及导热系数仪分别对复合材料的相变特性和导热系数进行表征和测量。实验结果表明,复合材料导热系数随着CNTs用量的增加而提高,相变焓先增加后减小,CNTs用量为0.1%时,相变焓为152.8~157.9kJ/kg,较纯石蜡有所降低但变化不大,导热系数为0.487W/m·K(固态)和0.262W/m·K(液态),较纯石蜡分别提高21.14%和29.06%,稳定性较好,展现了良好的导热性能。     

CNTs含量对CNTs/Al微观组织及力学性能的影响

为增加碳纳米管(CNTs)在铝基体中的分散性,利用机械球磨-真空热压烧结工艺制备碳纳米管/铝(CNTs/Al)复合材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、电子万能试验机和万能摩擦磨损实验机,研究了CNTs质量分数对CNTs/Al复合材料微观组织、力学性能及摩擦磨损性能的影响.结果表明:CNTs经超声波预先分散后分散性增加;当CNTs质量分数为2.0%时,复合材料中CNTs与Al粉之间表现出较好的相容性;随着CNTs含量进一步增加,CNTs团聚现象严重;热压烧结温度600℃时,随着CNTs添加量的增加,铝基复合材料的屈服强度和抗拉强度呈现出明显的先增大后降低的趋势,同时,CNTs/Al复合材料的摩擦因数和磨损率随CNTs含量的增大先减小后增加;CNTs质量分数为2.0%时,复合材料的屈服强度最大值为116 MPa,抗拉强度最大值为245 MPa,与纯Al基体相比,分别提高了78%和1.9倍.2.0%CNTs/Al复合材料可获得较好的摩擦磨损性能,其摩擦系数和磨损率呈现平缓趋势,复合材料的磨痕最浅.     

碳纳米管掺杂ZnO复合材料的乙醇气敏特性研究

采用简单的一步式水热法制备了颗粒状纳米ZnO,以纳米ZnO为基体材料通过球磨法进行碳纳米管(CNTs)掺杂制备CNTs-ZnO复合材料，研究了改变CNTs含量(1%、3%、5%)对ZnO传感器气敏性能的影响。结果表明：通过CNTs掺杂，ZnO传感器的灵敏度得到大幅度提高且工作温度呈现降低的趋势，其中3%-CNTs/ZnO复合材料在最佳工作温度360℃下对乙醇浓度为100×10^-6的响应值(S=R_a/R_g)为98.329,是纯纳米ZnO的2.5倍。优异的性能主要归因于CNTs的掺杂增加了CNTs-ZnO复合材料的比表面积，而且可以促进CNTs在ZnO界面形成p-n异质结。     

肿瘤热疗用CNTs/Fe_3O_4热种子复合材料的制备及表征

采用化学共沉淀结合水热处理的方法,控制一定的反应条件,制备了微波肿瘤靶向热治疗用碳纳米管/四氧化三铁(CNTs/Fe3O4)热种子材料,并对所得的复合材料进行了相应的检测。实验结果表明:Fe3O4纳米小粒子在CNTs的表面包覆均匀,具有普遍性CNTs/Fe3O4复合材料具有纯Fe3O4相似的超顺磁性,当CNTs的质量分数为10%时,其比饱和磁化强度为64.53emu/g,矫顽力为14.03Oe,可以实现CNTs在磁场中的定向;CNTs/Fe3O4复合材料在0～5GHz范围内具有较好的吸波性能,当CNTs的质量分数为4%时,CNTs/Fe3O4复合材料的吸收峰在2.2GHz附近,反射率达-19dB,频宽为1G左右。因此,CNTs/Fe3O4复合材料有望作为热种子材料用于肿瘤热疗。     

表面功能化碳纳米管改性水性聚氨酯复合材料的制备与性能

以聚酯多元醇(PCDL)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丁酸(DMBA)、1,4-丁二醇(BDO)、双季戊四醇(DiPE)为原料,合成-NCO封端的水性聚氨酯预聚体(WPU);再以多巴胺(DOA)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)协同修饰碳纳米管(CNTs),得到A-DOA/CNTs,并与WPU进行共价连接、交联,制备了A-DOA/CNTs/WPU复合材料。通过红外光谱、X射线光电子能谱、透射电镜、扫描电镜、热重分析和拉伸性能等对材料结构和性能进行表征,探究了ADOA/CNTs的用量对胶膜耐水性、热性能、断面形貌及力学性能的影响。结果表明,当A-DOA/CNTs质量分数为0.75%时,能均匀分散在聚氨酯基体中,此时胶膜的综合性能最佳,水接触角为92.6°,吸水率5.7%,拉伸强度为29.6MPa,断裂伸长率为225%,质量损失T_(10%)时的热分解温度为267℃,与纯聚氨酯相比热分解温度提高了28℃,其耐热性、耐水性、力学性能均有显著提高。     

多壁碳纳米管/尼龙6复合材料的液相共混法制备及其性能

通过液相共混法制备了多壁碳纳米管/尼龙6(MWCNTs/PA6)复合材料, 研究了不同MWCNTs改性方法及添加量对复合材料热性能和结晶性能的影响。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、FTIR、DSC、XRD 和 TG对MWCNTs/PA6复合材料进行表征。结果表明: MWCNTs的加入提高了PA6的热稳定性, 且胺功能化的MWCNTs(d-MWCNTs)表现尤为明显; 当d-MWCNTs的质量分数为7.5%时, MWCNTs/PA6复合材料结晶度从48.09%提高到56.62%, 聚合物大分子之间的缠绕度最低。     

机械混炼对碳纳米管/丁苯橡胶复合材料的影响

为研究机械混炼对碳纳米管(CNTs)/粉末丁苯橡胶(SBR)复合材料性能的影响,从而获得性能优异的CNTs/SBR复合材料,联合采用喷雾干燥法和机械混炼法,制备高填充量CNTs/SBR复合材料.将喷雾干燥法制备的CNTs/粉末SBR复合材料在开炼机上机械混炼,对比分析混炼前后试样的物理和力学等相关性能,并对其微观形貌进行检测.结果表明,机械混炼使CNTs获得进一步的分散,与SBR基体间作用力得到增强,与混炼前相比,混炼后试样的玻璃化转变温度、交联度和常规力学性能均得到提高,当CNTs加入量为50phr时,混炼后复合材料的拉伸强度和撕裂强度分别为13.1MPa和39.8kN/m,比混炼前试样分别提高了约80%和20%.     

PP/PA6/nano-CaCO3三元复合材料的结晶行为

通过应用偏光显微镜、广角X射线衍射、差示扫描量热(DSC)等手段分析和表征了PP/PA6/nano-CaCO3聚丙烯三元复合材料共混体系各组分对其结晶性能的影响。研究发现,PA6、nano-CaCO3对改性聚丙烯复合材料均有诱导成核结晶的作用,加入nano-CaCO3的复合材料的诱导结晶作用要高于加入PA6的复合材料,同时复合材料的结晶温度和结晶速率得到提高。改性后的复合材料结晶度都有不同程度的下降,其中PP/PA6/POE-g-MAH的结晶度为31.83%,PP/PA6/nano-CaCO3/POE-g-MAH的为33.83%。     

炭纤维表面接枝碳纳米管对复合材料界面性能的影响

采用聚酰胺-胺(PAMAM)树状分子化学修饰方法制备碳纳米管接枝炭纤维(CF-PAMAM-CNTs)新型增强体。利用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对接枝前后CF表面官能团和表面形貌进行表征;利用接触角测量、单丝拉伸方法研究了接枝前后纤维单丝的润湿性能及拉伸强度,并通过微脱黏法分析了其复合材料的界面剪切强度,同时探索了CNTs的最佳接枝量。结果表明,当CNTs接枝量为15%时,CF表面粗糙度提高了180%,表面能提高了300%,拉伸强度提高了22%,复合材料的界面剪切强度提高了178%,这表明CNTs接枝有利于改善CF复合材料的界面性能。     

CNTs-Al_2O_3多孔陶瓷复合材料的制备与性能

利用冰模板法制备一种具有高孔隙率的碳纳米管强化氧化铝(CNTs-Al_2O_3)多孔陶瓷复合材料。采用SEM,XRD及Raman对样品进行表征,研究碳纳米管(CNTs)含量对复合材料微观形貌、性能的影响。结果表明:随着CNTs含量的增大,复合材料的体积密度、孔隙率和抗压强度均发生改变;添加适量的CNTs能促进陶瓷孔壁烧结致密度,提高材料的抗压强度;但加入过量CNTs会导致CNTs团聚,嵌于陶瓷内壁形成微孔,反而降低了材料致密度与抗压强度;当CNTs含量达2.0%(质量分数)时,多孔陶瓷的抗压强度达到最大值4.52MPa,相对纯Al_2O_3多孔陶瓷提高了66%。