PP/石墨微片复合材料的制备和性能

分别使用天然石墨用插层-还原法制备膨胀石墨微片(EG)、使用天然石墨用Hummer法制备氧化石墨烯(GO),再使用GO分别由热还原法制备石墨烯片(T-rGO)和化学还原法制备石墨烯片(C-rGO)。将上述三种产物作为填料与PP熔融共混制备出不同填料含量的PP/EG、PP/T-rGO和PP/C-rGO复合材料,用X-射线衍射(XRD)分析、热分析(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、热失重分析(TGA)、拉伸及冲击测试等手段对三种复合材料的结构和性能进行表征,研究了用不同方法制备的石墨微片对复合材料性能的影响。结果表明,当填料EG、T-rGO的含量为0.1%(质量分数,下同)时PP/EG、PP/T-rGO复合材料的拉伸强度达到32.2 MPa和33.5 MPa,分别比纯PP提高了7.2%和11.2%;冲击强度分别比纯PP提高了27.4%和19.6%。当填料C-rGO的含量为0.3%时PP/C-rGO复合材料的拉伸强度和冲击强度分别为37.3 MPa和5.8 k J/m2,较纯PP提高了23.9%和27%。填料EG、T-rGO和C-rGO的加入使PP/石墨微片复合材料的熔融温度、结晶温度和结晶度比纯PP提高,当填料C-rGO的含量为0.1%时PP/C-rGO复合材料的熔融温度比纯PP提高了10.2℃,其结晶度提高了4.2%,这是石墨微片在复合材料中的"异相成核效应"诱导PP分子链的规整性排列引起的。当分别加入含量为0.1%的三种填料时PP/EG、PP/T-rGO和PP/C-rGO复合材料的最大热分解温度分别比纯PP提高了13.5℃、9.1℃和6.9℃,表明加入少量的石墨微片就能使PP的热稳定性明显改善。少量的填料能均匀的分散在基体中,但是加入过量的填料时出现团聚。     

石墨烯/ABS树脂复合体系的阻燃性能

采用HAAKE流变仪混炼法制备了石墨烯/ABS复合体系,以期提高ABS树脂的阻燃性能,作为对比样,同样方法制备了可膨胀石墨(EG)/ABS复合体系。用扫描电镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对石墨烯进行了表征,采用氧指数和热重分析(TGA)研究了石墨烯的加入量对ABS树脂阻燃性能的影响。研究结果表明,添加石墨烯后,复合体系的氧指数由纯ABS树脂的21%上升到24.8%,且比相同含量的EG提高得更多;石墨烯质量分数为3%时,复合材料的拉伸强度、弹性模量由纯ABS的37.81MPa、1123MPa提高到40.84MPa、1368MPa。     

石墨的固相剪切石墨烯化及其与聚氯乙烯的纳米复合

采用微波辐照市售可膨胀石墨制备膨胀石墨(EG),通过EG-聚氯乙烯(PVC)、EG-PVC-氯化聚乙烯(CPE)和EG-PVC-聚氨酯热塑性弹性体(TPU)等的固相剪切共碾磨(S³M)制备了EG/PVC,EG/PVC-CPE和EG-PVC-TPU复合粉体,进一步模压成型得到EG/PVC,类石墨烯/PVC/CPE和石墨烯-PVC-TPU复合材料。用粒度分析、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和原子力显微镜等手段表征了复合粉体及其复合材料的结构与性能。结果表明,S³M实现了体系的粉碎、分散和EG与PVC的纳米复合;CPE和TPU的加入实现了EG的进一步剥层,使石墨片层的厚度达到1～5层,达到了少层石墨烯水平,实现了EG石墨烯化的目标。当EG质量分数在3%时,类石墨烯/PVC-CPE复合材料电导率呈指数上升,提高了8个数量级;当EG质量分数超过4%时,电导率再次激增,出现第2次逾渗现象;在5%时,电导率达0.22 s/m,表现出良好的导热、抗静电和电磁屏蔽功能。石墨烯/PVC-TPU纳米复合材料的电导率变化与类石墨烯/PVC-CPE复合材料类似,而且导...     

膨胀石墨/聚醚砜复合材料的制备及力学性能

采用微波辐射法制备了膨胀石墨(EG),将其作为增强相加入到聚醚砜(PES)基体中,利用溶液共混法和真空辅助模压成型工艺得到EG/PES复合材料,使用SEM、FTIR和XRD等分析手段表征了EG及其复合材料的微观结构和性能,并对复合材料的力学性能进行了测试。结果表明:PES分子插入到了EG片层内部,并且EG与PES分子之间产生了氢键作用;当EG含量为5.0%(质量分数)时,复合材料的拉伸和弯曲强度达到最大值,分别为94.6 MPa和146.7 MPa,较树脂基体提升了10.5%和7.3%;EG在PES基体内的分散性直接影响了复合材料的力学性能,嵌入到复合材料内部的EG不仅能够改变微观裂纹的走向,还能阻止其进一步蔓延和扩展,改善复合材料内部的应力分布情况。     

膨胀石墨/石蜡复合材料的制备及热管理性能

石蜡作为相变材料(PCM),膨胀石墨(EG)为导热增强剂,制备不同EG含量的膨胀石墨/石蜡(EG/PCM)复合材料。采用瞬态热线法测量样品的导热系数;把EG/PCM应用于锂离子电池热管理,研究不同EG含量的EG/PCM热管理性能;采用ANSYS软件分析EG/PCM的导热系数对锂离子电池热管理的影响。结果表明:EG的加入大幅度提高了PCM的导热系数,EG含量≥9%时,EG/PCM的导热系数呈各向异性;锂离子电池表面温度随EG含量增加而减小,EG(12)/PCM(88)表现出优异的热管理性能;适当地提高EG/PCM的径向导热系数,有利于提高它的热管理性能。     

膨胀石墨/硬脂酸复合相变材料的相变动力学

以硬脂酸(SA)为相变材料,以膨胀石墨(EG)为封装材料,采用熔融共混法制备了硬脂酸/膨胀石墨复合相变材料(SA/EG-PCMs)。采用多重率DSC、SEM、FT-IR、TG等方法对SA/EG-PCMs的结构和性能进行表征,应用非等温动力学数据处理模型进行了相变动力学研究。结果表明:EG具有大量网状结构的空洞(由10~50 mm厚的石墨片叠合而成的平行塌陷片层构成),通过表面吸附和微孔束缚对硬脂酸进行有效封装,使其颗粒粒径减小;根据相变动力学分析,EG对SA分子链段的热扩散运动具有限制作用,使SA/EG-PCMs的活化能均高于纯SA(E为535.55 k J/mol),热稳定性提高;且随着EG含量的提高SA/EG-PCMs的活化能逐渐增大,当EG含量(质量分数,下同)高于10%时EG对SA分子链端的阻碍作用加剧,使复合体系的相变温度和相变焓下降的幅度增大。     

聚氯乙烯/膨胀石墨导电复合材料的负温度系数效应

采用膨胀石墨(EG)对聚氯乙烯(PVC)进行改性研究,考察了EG含量和体系发泡与否对PVC/EG复合材料负温度系数(NTC)效应的影响。实验结果表明,PVC/EG复合材料的NTC效应随着EG含量的变化而变化,当EG含量低于渗流阈值(质量分数9%)时,复合材料的NTC效应灵敏度更高。在30~120℃的温度范围内,EG质量分数为4%时的未发泡和发泡PVC/EG复合材料的体积电阻率分别降低了3和4个数量级;相较未发泡的PVC/EG复合材料的NTC效应,发泡后的复合材料表现出更灵敏的NTC效应。PVC/EG复合材料在2个加热-冷却循环过程中表现出良好的NTC循环稳定性。并从材料内部结构观察分析了PVC/EG复合材料产生NTC效应的原因。     

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。     

淀粉膨胀石墨相变复合材料的制备及性能研究

介绍了一种利用的乳化机理制备淀粉膨胀石墨相变复合材料的方法。以石蜡、膨胀石墨(expanded graphite, EG)和淀粉为原材料,制备淀粉膨胀石墨相变复合材料,并对其性能进行研究。研究表明,红外光谱显示石蜡、EG和淀粉之间是物理结合,没有新物质生成。复合相变材料的储热能力随着相变材料的减少而降低。当EG掺量8.4%(质量分数)时,相变热逐渐减少,当EG掺量8.4%(质量分数)时,相变热急剧减少。相变复合材料热导率随着EG掺量的增加而增大。当EG掺量8.4%(质量分数)时,热导率逐渐增加。当EG掺量8.4%(质量分数)时,热导率增幅较小。EG的掺量为8.4%和11.0%(质量分数)时,扫描电镜显示淀粉膨胀石墨相变复合材料由许多微小的胶囊颗粒组成。相变材料被稳定的封装在微胶囊中,以防止在相变过程中发生泄露。综合考虑其储热性、导热性和稳定性,研究得到EG在复合相变材料中的最佳掺量为8.4%(质量分数)。     

纳米石墨片/共聚物复合材料及其耐热、导电和气密性(英文)

通过原位乳化聚合制备了不同膨胀石墨含量(1%、2%、3%和4%质量分数)的聚丙烯腈-聚甲基丙烯酸甲酯共聚物/膨胀石墨纳米复合材料。通过紫外-可见和傅里叶变换红外光谱验证了共聚物及纳米复合材料结构的形成。用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜研究了膨胀石墨在聚合物基体中的分散性及其形貌。用热重考察了复合材料的耐热稳定性,同时也考察了复合材料的电导特性及其阻抗随膨胀石墨含量的变化规律。研究表明,随着复合材料中石墨含量的增加,复合材料的氧气密性和热稳定性获得较大程度的改善。     

聚丙烯腈/膨胀石墨插层纳米复合材料静电纺丝性能

利用化学氧化和高温膨胀将天然鳞片石墨制备成膨胀石墨(EG),采用沉淀聚合制备聚丙烯腈/膨胀石墨(PAN/EG)插层复合物,进行静电纺丝,对PAN/EG插层复合物及其纤维膜的微观结构、力学性能和热性能进行分析表征。结果表明:EG含量增加,纤维膜的拉伸强度和耐热性增加,纤维直径减小,PAN的平均直径550nm;EG含量为0.5%(wt,质量分数,下同)时,纤维平均直径350nm,此时拉伸强度与PAN相比,在未处理、冷压和热处理的情况下分别提高了95.9%,129%和164%。EG为1%时,玻璃化温度提高了17℃,PAN在氮气中的环化反应放热峰值提高了7℃。     

碳纳米管功能化改性聚偏氟乙烯介电复合材料的结构及性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)为基体材料,再分别以酸化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)和未酸化多壁碳纳米管(MWCNTs)为填料,通过熔融法制备了不同填料含量的MWCNTs-COOH/PVDF及MWCNTs/PVDF介电复合材料。分别采用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉伸性能测试、电性能测试、差示扫描量热分析(DSC)等方法系统研究了填料含量和碳纳米管酸化前后对复合材料的热性能、力学性能和电性能的影响。XRD测试表明,填料MWCNTs-COOH和MWCNTs的加入促进了PVDF中β晶的生成。力学性能分析表明,MWCNTs-COOH和PVDF形成的界面结合力更强,复合材料的力学强度更高,当MWCNTs-COOH的质量分数为12%时,复合材料的拉伸强度可达64.6 MPa,较纯PVDF提高了24%。介电性能分析表明:未酸化的多壁碳纳米管更容易在PVDF基中构成局部导电网络,促进电子位移极化,提高复合材料的介电常数,并在MWCNTs的质量分数为12%时达到渗流阈值,介电常数达到了286,是纯PVDF的36倍。DSC测试表明,随着填料的增加,介电复合材料的结晶温度、熔融温度和结晶度都相较于纯PVDF得到了提高。     

原位聚合法制备的聚醚醚酮/膨胀石墨复合材料及性能

以膨胀石墨(EG)负载对苯二酚后和4,4′-二氟二苯甲酮单体,采用原位亲核缩聚法制备了聚醚醚酮/膨胀石墨复合材料(PEEK/EG)。通过黏度分析法探讨了膨胀石墨对PEEK相对分子质量的影响;采用X射线衍射、差示扫描量热分析和热重分析研究了膨胀石墨对PEEK结晶性能和热性能的影响;通过扫描电镜表征了膨胀石墨在PEEK基体中的分散形态;通过摩擦测试仪研究了PEEK及PEEK/EG摩擦性能。结果表明,原位缩聚过程中引入EG不会影响PEEK晶型;EG含量为0.5%时PEEK/EG复合材料初始分解温度提高10℃,同时,EG在基体中分散效果良好。PEEK/EG-0.5%的磨损率为4.00×10-6 mm2/(N·m),远低于纯PEEK的15.80×10-6 mm2/(N·m)。     

类石墨烯/氯化聚乙烯-聚氯乙烯复合材料的制备与性能

采用微波辐照法制备了膨胀石墨(EG),利用EG、氯化聚乙烯(CPE)和聚氯乙烯(PVC)的固相剪切碾磨(S³M)制备了EG-CPE-PVC复合粉体,复合粉体进一步与PVC、热稳定剂和增塑剂混匀,经塑化和模压成型得到类石墨烯/CPE-PVC复合材料。用粒度分析、XRD、AFM、SEM和TEM等手段表征了复合粉体及其复合材料的结构与性能。结果表明: S³M实现了体系的粉碎、分散,EG片层的剥离及与CPE-PVC的纳米复合。CPE的加入实现了EG的进一步剥层,使EG片层的厚度达到1~3层,达到了EG的石墨烯化目标。当EG质量分数为3%时,类石墨烯/CPE-PVC复合材料的电导率呈指数上升,与PVC相比提高了8个数量级;当EG质量分数超过4%时,电导率再次激增,出现逾渗现象;在EG质量分数为5%时,电导率达到0.01 S/m,复合材料表现出良好的抗静电性能。     

表面改性对可膨胀石墨填充PP/TPU复合材料的结晶行为、燃烧与力学性能的影响

研究了钛酸酯偶联剂对可膨胀石墨(EG)填充聚丙烯(PP)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料性能的影响。通过差示扫描量热(DSC)、热重分析(DTA)、锥形量热仪(CONE)和扫描电镜(SEM)表征方法对PP/PUT/EG复合体系的结晶行为、燃烧与力学性能进行了研究。结果表明,EG是一种有效的阻燃剂,能显著提高材料的阻燃性能。未改性的EG对PP/TPU基体有促进成核结晶作用;而偶联剂的添加削弱EG粒子对基体的这种作用。偶联剂的加入可以改善PP/PUT/EG复合材料的力学性能,当加入20phr的EG时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别由改性前的5.3MPa和17.6%提高到经改性后的5.6MPa和18.3%。     

膨胀石墨/聚苯胺复合材料的制备及吸波性能研究

采用原位聚合法,以膨胀石墨(EG)为基体,过硫酸铵(APS)为氧化剂,盐酸(HCl)为掺杂剂,制备了膨胀石墨/聚苯胺(EG/PANI)复合材料。通过扫描电镜(SEM),傅里叶红外光谱(FT-IR),恒压四探针测试仪和矢量网络分析仪(VAN)对复合材料的形貌、组分和电磁参数进行表征,并研究了苯胺的加入量对复合材料吸波性能的影响。结果表明,随着苯胺用量的增加,复合材料的电导率减小。当苯胺与膨胀石墨的质量比为5∶1时,随着匹配厚度的增加,样品的反射损耗峰在向低频方向移动。当匹配厚度为3.5mm,最小反射损耗在5.5GHz处达到-48.5dB,使得EG/PANI复合材料有望在电磁波吸收领域有广泛的应用前景。     

石墨烯/环氧树脂复合材料的制备与力学性能

通过对氧化石墨热膨胀还原并用超声分散制备了石墨烯,并对所得产物进行分析表征。用超声分散和模具浇注成型法制备了石墨烯/环氧树脂纳米复合材料。研究了石墨烯含量对石墨烯/环氧树脂复合材料力学性能和断面形貌的影响,分析了石墨烯对环氧树脂的增强机理。结果表明,随着石墨烯含量的增加,石墨烯/环氧树脂复合材料的拉伸强度及模量先增加后减小;当石墨烯的质量分数为0.1%时,复合材料的拉伸强度达到最大值60.9MPa,比纯环氧树脂提高了16.88%;当石墨烯的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸模量达到最大值2833.3MPa,比纯环氧树脂提高了48.29%。     

白度化包裹红磷/膨胀型阻燃剂协效阻燃ABS的研究

采用极限氧指数(LOI)测试、垂直燃烧UL-94测试、热重分析(TG)和锥形量热仪(CCT)测试研究了膨胀阻燃剂(IFR)/白度化包裹红磷(WMRP)对ABS复合材料的阻燃性能和热稳定性的影响。其中IFR是由硅包裹APP(SiMCAPP)和可膨胀石墨(EG)以质量比为1∶3的比例组成的。结果表明,固定IFR和WMRP总质量分数为15%时,当WMRP的添加量为3%(wt,质量分数,下同)时,阻燃ABS复合材料LOI值最大为30.2%,UL-94测试达到V-0级,阻燃材料在700℃的残炭率为23.7%。锥形量热仪实验表明,相对于纯ABS添加3%WMRP的复合材料其最大热释放速率降低至201.8KW/m~2,总的热释放速率降低至60.7MJ/m~2,总烟释放量降低了47.9%。研究结果显示WMRP与膨胀阻燃剂之间存在阻燃协效作用,加入适量的WMRP可以提高膨胀阻燃剂阻燃效果。     

高导热定形聚乙烯/石蜡/膨胀石墨相变复合材料的研究

以高密度聚乙烯(HDPE)作为包覆材料,石蜡作为相变材料,膨胀石墨或鳞片石墨作为导热增强剂,通过熔融共混和热压制备了不同石蜡用量的定形相变储能材料。通过实验分析了所制定形复合储能材料的相变温度、相变潜热、热导率等性能。石蜡经过高密度聚乙烯包覆之后,相变焓值下降30%左右(石蜡含量65%(质量分数))。膨胀石墨和鳞片石墨的加入均能提高复合材料的热导率。膨胀石墨含量为10%(质量分数)时,样品的热导率与无导热增强剂样品相比较提高率为594%,而相同质量分数的鳞片石墨热导率提高率仅为83%。由此可见膨胀石墨对复合材料热导率的贡献远远大于同等质量分数下鳞片石墨的贡献。     

膨胀石墨定形复合相变材料热性能可视化研究

膨胀石墨(EG)作为吸附材料不仅可以防止石蜡(PA)泄漏，还可以提高复合相变材料的导热系数。采用熔融混合法制备了EG含量不同的3种石蜡/膨胀石墨(PA/EG)定形复合相变材料，并对复合相变材料的潜热、热导率、热稳定性和热分解特性进行研究；搭建了可视化控温系统，在恒热流密度下采用红外热成像仪对复合相变材料传热特性进行可视化研究。研究结果表明：EG含量为30%(wt,质量分数，下同)时，复合相变材料导热系数为5.21W/(m·K),与PA相比提高约20倍；随着EG含量的增加，复合相变材料的相变焓逐渐降低，当EG含量为30%时，循环100次后复合相变材料的相变焓为183.6J/g;从熔融过程的温度可视化结果可得，复合相变材料中的EG虽然削弱了自然对流的影响，但是由于其导热系数远高于PA,所以复合相变材料温度变化较为明显。