石墨烯/ABS 3D打印复合材料的制备与性能研究

采用气体驱动液相剥离法制备了石墨烯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)3D打印复合材料，测试了材料的力学性能和导电性能。结果表明：石墨烯的添加可以显著地提升3D打印耗材的拉伸强度、弹性模量及导电性；当石墨烯添加质量为4.8%时，复合材料的拉伸强度、弹性模量、最大拉力及电导率达到最大，分别为210MPa、5166MPa、0.4kN及4.46×10^-3S/m。     

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物/六方氮化硼复合材料的制备及性能

利用双螺杆的强剪切作用,制备了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂/六方氮化硼(h-BN)复合材料(ABS/h-BN),通过测定复合材料的热导率和电阻率,并借助拉伸试验、动态力学分析、热失重分析等手段,研究了h-BN添加量对复合材料导热性能、力学性能、耐热性能和电绝缘性能的影响。结果表明,h-BN在ABS基体中发生了取向,当h-BN质量分数为20%时,复合材料的热导率由0.176 W/(m·K)提高到0.404 W/(m·K),增加了129.6%,且拉伸强度由35.26MPa提高到38.45 MPa。ABS/h-BN复合材料有望应用于家电等的外壳材料。     

高强玻纤增强ABS复合材料的制备及性能

以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)及玻璃纤维(GF)为原料,以苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)和环氧树脂(E-poxyresin)作为界面相容剂,研究了界面相容剂对玻璃纤维增强ABS复合材料力学性能及界面粘接的影响。结果表明,加入SMA或环氧树脂,玻纤增强ABS复合材料的力学性能明显提高;SMA与环氧树脂复配有明显的协同效果,同时加入SMA和环氧树脂后的复合材料的性能更加优越,界面粘接性能得到很大的改善,在玻纤加入量为30%时,其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度较未添加界面相容剂时分别提高了44%、29%、100%。     

石墨烯/酚醛树脂/炭纤维层次复合材料的制备及其性能

分别以氧化石墨粉(GO)、还原氧化石墨烯乙醇悬浮液(RGO)和热法还原石墨烯粉(TRG)为填料,分散于酚醛树脂(PR)的乙醇溶液中,再将这些基体混合物涂覆于炭纤维(CF)布上,经热压成型工艺制备氧化石墨烯/酚醛树脂/炭纤维、还原氧化石墨烯乙醇悬浮液/酚醛树脂/炭纤维、热法还原氧化石墨烯/酚醛树脂/炭纤维层次复合材料。研究了GO、RGO和TRG对复合材料结构、压缩性能、弯曲性能及磨擦性能的影响。结果表明,与纯酚醛树脂/炭纤维复合材料相比,当纳米填料的质量分数仅为0.1%时,层次复合材料的压缩性能可显著提高,其中,热法还原氧化石墨烯/酚醛树脂/炭纤维的压缩强度和模量分别提高了178.9%,129.5%;弯曲性能也可得到一定的改善。还原氧化石墨烯乙醇悬浮液/酚醛树脂/炭纤维层次复合材料的最大储能模量可提高75.2%。所有改性石墨烯/酚醛树脂/炭纤维层次复合材料的Tg均有所降低。     

还原氧化石墨烯/天然橡胶-丁腈橡胶复合材料的制备与性能

采用水合肼还原氧化石墨烯（GO）制备了还原氧化石墨烯（RGO）,以RGO作为分散介质加入到天然橡胶（NR）和丁腈橡胶（NBR）基体中,通过乳液共混法制备了RGO/NR-NBR复合材料。采用FTIR、Raman、XRD及SEM等手段表征了RGO的结构和形貌,测试结果表明,水合肼还原GO效果较好,基本除去含氧官能团,同时RGO还保留了GO的片层结构。RGO/NR-NBR复合材料的SEM测试结果显示,纳米尺寸的RGO均匀分散在橡胶基体中,且复合材料的拉伸断面粗糙程度显著增加。RGO/NR-NBR复合材料的硫化性能测试结果表明,随RGO的含量增加,复合材料的交联密度、最大扭矩及扭矩差均增大。RGO/NR-NBR复合材料的力学性能随RGO含量的增加而提高,当RGO含量为3.0%时,材料的拉伸强度、100%定伸强度和邵氏硬度分别提高了65.7%、90.3%和21.1%,断裂伸长率降低了13.1%。     

EG/SSF/ABS复合材料的导电性能与力学性能

采用硅烷偶联剂（KH550）改性膨胀石墨（EG）和不锈钢纤维（SSF）,将表面处理前后的EG和SSF与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（ABS）树脂通过混炼挤出制备了复合材料,分析了EG、SSF含量及改性处理EG、SSF对复合材料导电性能和力学性能的影响。结果表明,随着EG含量增加,复合材料的体积电阻率逐渐下降,且变化规律符合＂渗滤效应＂;EG改性后,复合材料的体积电阻率减小,拉伸强度增大,冲击强度减小。改性EG含量保持20%不变,加入SSF后,复合材料的导电性能有较大提高;SSF改性后,复合材料的体积电阻率变大,拉伸强度和抗冲击强度均提高,当改性后SSF含量为16%时,体积电阻率为5190Ω.cm,拉伸强度和抗冲击强度分别为50.11MPa和2.1kJ/m2。     

相容剂对长玻纤增强热塑性聚氨酯弹性体/聚乳酸复合材料性能的影响

采用熔体浸渍工艺制备长玻纤增强热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/聚乳酸(PLA)复合材料;以苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(SAG)作为相容剂,热塑性弹性体聚氨酯作为增韧剂,聚乳酸为基体树脂,考察苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯用量对长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料性能的影响。结果表明,加入苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯能改善长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的相容性;长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的拉伸强度、缺口冲击强度、弯曲强度和模量等力学性能及储能模量随着苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯用量的增加呈先增加后降低的趋势,而长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的损耗因子则随苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯含量的增加呈现降低后增加的趋势;通过复合材料的形态分析表明,加入相容剂的复合材料中玻璃纤维与基体树脂界面强度增加,且玻璃纤维表面有一层包覆的树脂基体;通过分析得出,当相容剂添加量为6%时,长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的拉伸强度、弯曲强度和模量、缺口冲击强度等力学性能最优。     

短玻纤增强丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的制备及性能

以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)及短玻璃纤维(SGF)为原料, 以苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)和环氧树脂(EP)为界面相容剂, 制备了SGF/SMA-EP-ABS复合材料。用扫描电镜(SEM)、 动态力学热分析(DMTA)等研究了界面相容剂对SGF增强ABS复合材料力学性能及界面粘结性能的影响。结果表明:加入SMA或EP, SGF增强ABS复合材料的力学性能明显提高; SMA与EP同时加入具有明显的协同效果, 使复合材料的性能更为优越。当SGF加入质量分数为30%时, SGF/SMA-EP-ABS复合材料的拉伸强度、 弯曲强度、 冲击强度较未添加界面相容剂时分别提高了56%、 42%、 79%。SEM和DMTA测试表明, 加入SMA和环氧树脂后, SGF与ABS基体之间的界面粘结性能得到很大改善。      

含核-壳聚合物共混体系的形态与协同增韧效应

通过力学性能和 DSC测试以及 SEM观测 ,分析了丙烯腈 -b-苯乙烯共聚物 (SAN) /甲基丙烯酸甲酯 -丁二烯 -苯乙烯核 -壳聚合物 (MBS)、SAN/丙烯腈 -丁二烯 -苯乙烯三元共聚物 (ABS)、SAN/ MBS/ ABS及 SAN/ MBS/苯乙烯 -丁二烯 -苯乙烯三元共聚物 (SBS)共混体系的力学性能与微观结构之间的关系。研究结果表明 ,MBS对 SAN基体具有明显的增韧效果 :当添加 ABS或 SBS弹性体时呈现出明显的协同增韧效应。SAN/ MBS/ ABS共混体系冲击断面的 SEM照片显示 ,当材料受冲击时产生了大量的空洞 ,从而吸收了大量的冲击能量。     

Cu/ABS复合导电梯度功能材料的制备和性能

借助HAAKE转矩流变仪,采用熔融共混法制备了一系列Cu粉含量不同的Cu/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)复合材料,采用多层叠压法制备了内部Cu粉含量逐渐变化的板状Cu/ABS复合导电梯度功能材料,并对其结构和性能进行了表征。结果表明,所制备导电梯度功能材料的性能与均质复合材料存在很大差异。电性能测试结果显示,随着Cu粉含量沿板材厚度方向的梯度增加,其导电性能发生逾渗转变,体积电阻率从一侧的1016Ω.cm降低到另一侧的105Ω.cm。弯曲性能测试表明,富含ABS树脂的一侧表现出较高的弯曲强度,仅比纯ABS的弯曲强度低6%;而富含填料的另一侧则表现出较高的模量,比纯ABS高约20%。实验证明,将导电复合材料做成梯度结构可以兼顾材料的导电性能和力学性能。     

石墨烯/聚苯胺/四氧化三锰纳米复合材料的制备

成功制备了石墨烯/聚苯胺/四氧化三锰(RGO/PANI/Mn_3O_4)纳米复合材料。首先,以过硫酸铵(APS)为氧化剂,在氧化石墨烯(GO)片层上氧化聚合苯胺单体,制备氧化石墨烯/聚苯胺(GO/PANI),再通过水热法将GO还原并热解Mn(Ac)_2·4H_2O从而制得RGO/PANI/Mn_3O_4复合材料。形貌和结构表征结果表明Mn_3O_4纳米颗粒均匀生长在以PANI为导电连接层的RGO片层上。     

石墨烯/纳米银复合材料的制备、微结构及其导电性能

将不同比例的氧化石墨烯(GO)和硝酸银混合,采用水合肼一步还原制备石墨烯/纳米银(RGO/Ag)复合材料。采用UV-vis、XRD、FTIR和SEM对RGO/Ag复合材料结构组成进行表征分析,并结合热流量和结构变化研究其构成和热处理工艺对导电性的影响。结果表明:Ag基本以类似球形与石墨烯(RGO)复合;RGO/Ag复合材料的导电性与其构成有很大关系,只有当GO加入量小于50wt%时,Ag含量的提高和热处理工艺的优化可以明显改善复合材料的导电性,其中,GO加入量为16wt%的RGO/Ag片方阻值可达到8mΩ/□;当GO加入量高于50wt%时,复合材料导电性与RGO接近,受Ag含量的提高和热处理工艺优化的影响较小。     

聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯复合材料的力学性能敏感度

研究了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)与相容剂甲基丙烯酸甲酯、丁二烯和苯乙烯三元共聚物(MBS)对聚碳酸酯(PC)/ABS复合材料的拉伸强度及其熔接痕敏感度与冲击厚度敏感度的影响。结果表明,随ABS含量的增加,相容相苯乙烯-丙烯腈(SAN)与橡胶相丁二烯(PB)共同作用,使得体系的拉伸强度逐渐降低,拉伸强度因子呈现先微弱增加、后减小、再增加的趋势,并在ABS含量为10%时获得最大值;冲击厚度因子在PC或ABS出现严重聚集态时表现出最强烈的厚度敏感性。同时,MBS能显著增加PC与ABS两相的相容性,降低拉伸强度对熔接痕的敏感程度。     

以氧化石墨烯为氧化介质制备石墨烯/聚苯胺导电复合材料

采用超声辅助Hummers法制得厚度约为1 nm的氧化石墨烯, 以其为氧化介质与苯胺反应合成了石墨烯/聚苯胺(RGO/PANI)导电复合材料。利用AFM、SEM、XRD和FTIR对反应所得产物进行了表征。结果表明: 苯胺在略高于室温的酸性水溶液中可以对氧化石墨烯(GO)进行还原, 而苯胺自身则被氧化石墨烯中大量的含氧基团氧化并发生聚合反应, 最终生成RGO/PANI导电复合材料, 当苯胺用量为1 mL, 氧化石墨烯用量为0.1 g, 在水浴温度为70 ℃下剧烈搅拌24 h时, 获得的RGO/PANI复合材料导电性最佳, 约为10 S/cm。     

氧化石墨烯掺杂含量对石墨烯/PEDOT:PSS复合材料电化学性能的影响

采用改进的Hummers法合成氧化石墨烯(GO),利用原位聚合法合成GO/聚3,4-二氧乙烯噻吩∶聚苯乙烯磺酸(GO/PEDOT∶PSS)复合材料,并使用碘化氢整体还原法生成还原氧化石墨烯(RGO)/PEDOT∶PSS复合材料,同时考察了GO掺杂量对RGO/PEDOT∶PSS复合材料电化学性能的影响。通过X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、电化学测试等方法对所制材料进行了表征和性能测试。结果表明:GO与PEDOT∶PSS的质量比为6∶20时合成的RGO/PEDOT∶PSS复合材料具有最佳的电化学性能。     

ABS增韧树脂的本体法制备和力学性能

以聚丁二烯橡胶为增韧剂,用本体聚合方法合成了一系列丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS),并研究其力学性能。结果表明:高顺胶BR9004的增韧效果最好,IZOD缺口冲击强度高达236.1 J/m,与低顺胶700A的复合可使后者的综合力学性能提高(可与高桥8434牌号产品相媲美);随着丙烯腈含量和树脂相分子量的增加,材料的IZOD缺口冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率均有所提高;而树脂的拉伸强度则随着橡胶含量的增加而降低;在橡胶含量低于20%时冲击强度随着橡胶含量增长迅速,高于20%时增长缓慢。     

石墨/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物导电3D打印复合耗材的制备与性能研究

以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)高胶粉、苯乙烯-丙烯腈(SAN)高胶粉和石墨鳞片粉为主要原料,通过熔融共混法制备出不同石墨鳞片粉含量的3D打印复合耗材。结果表明,随着石墨粉含量的增加,复合耗材的导电性明显提高,拉伸强度、弯曲强度和显微硬度也明显增强,但断裂延展率和冲击强度有所下降。当石墨粉含量达到30%时,复合材料的综合性能较好,可用以制成导电3D打印耗材。     

ABS/PET复合材料的制备及界面相容性

采用醇化聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)和乙烯-正丁基丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(PTW)对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)进行改性,再与丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物树脂(ABS)制成复合材料。扫描电镜(SEM)表明,改性后的PET相在ABS基体中分散均匀,形成的分散相区尺寸小,相容性好。红外光谱分析发现,界面经冷热循环后,PET分子中乙二醇链段从左右式构象转变为反式构象,当复合材料在经受高低温试验的过程中,PET和ABS因具有不同膨胀系数而在界面处产生应力。采用改性PET可使ABS/PET复合材料的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度分别提高10.8%、13.3%和150%。     

ABS/改性纳米CaCO3复合材料的微观结构和力学性能

制备了改性纳米CaCOa／ABS复合材料,采用SEM和TEM对复合材料的微观结构进行了分析,同时,对复合材料的力学性能进行了考察。结果表明,改性纳米CaCO3可以在ABS塑料中与树脂充分结合,同时改性纳米CaCO3在复合材料中呈纳米分散。复合材料的断面产生了大量的网状结构。分散在丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS)中的改性纳米CaCO3可提高复合材料的裂缝引发能和裂缝增长能。其单缺口冲击强度达到36．77kJ／m^2,与未添加纳米CaCO3的相比提高了44％;邵氏硬度达到34．87N,提高了23．5％。     

苯并噁嗪与微胶囊红磷及丁腈橡胶对ABS的阻燃增韧

采用苯并噁嗪(BOZ)与微胶囊化红磷(MRP)复配制备了无卤阻燃丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)。研究了BOZ/MRP质量比和用量对阻燃ABS性能的影响。然后固定BOZ和MRP的用量,考察丁腈橡胶(NBR)的添加量对BOZ/MRP/ABS阻燃体系阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,BOZ/MRP质量比为3:2,总量为20%(质量分数)时,可制得氧指数(LOI)达24.4%,垂直燃烧达UL-94 V-0级的无卤阻燃ABS;BOZ受热产生的酚羟基与红磷燃烧产生的氧化磷等发生酯化反应减缓了ABS的分解;NBR添加量为8%时,阻燃体系垂直燃烧达V-0级,拉伸强度为30.8 MPa,缺口冲击强度达11.4 kJ/m2。