聚甲基丙烯酸甲酯/石墨烯导热复合材料的制备及性能研究

采用超声物理分散和原位聚合法制备了聚甲基丙烯酸甲酯/石墨烯(PMMA/GR)复合材料,运用金相显微镜对GR在甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体中的分散状态进行了观察,并通过激光导热仪、热重分析(TG)、差热分析(DSC)、红外光谱(FTIR)对复合材料的导热性能、热稳定性、结构等进行了表征和分析。结果表明:延长超声时间可明显提升GR在MMA单体中的分散效果,有助于均质PMMA/GR复合材料的制备;GR的加入使PMMA的导热系数显著提高,低填充时的最佳填充量为0.04%;GR及表面活性剂的加入对PMMA的热稳定性能影响不大;PMMA在GR粒子表面实现了原位聚合,复合材料中PMMA的特征吸收峰强度略有减弱;原位聚合法生产的低填充PMMA/GR复合材料能够满足良好导热材料的要求。     

聚氨酯/碳纳米管功能复合材料的电学性能研究

采用溶液共混法制备了聚氨酯(PUR)/碳纳米管(CNTs)功能复合材料,并分别利用磁力分散和超声分散方法对CNTs进行分散,探讨了CNTs含量对PUR/CNTs复合材料电学性能的影响。结果表明,利用超声分散方法比磁力分散方法获得的CNTs在基体中的分散效果更好,并且随着超声分散时间的延长,分散效果越好;当分散时间为2 h、CNTs的质量分数为5%时,PUR/CNTs复合材料的体积电阻率趋于稳定,可以降到50 MΩ.cm,比纯PUR的体积电阻率下降了6个数量级。     

丁基橡胶/单壁碳纳米管导电复合材料新型预分散熔融混炼工艺的研究

研究不同预分散熔融混炼工艺对丁基橡胶（IIR）/单壁碳纳米管（SWCNTs）导电复合材料性能的影响。结果表明：先将SWCNTs在溶剂或分散剂溶液中超声预分散处理,再将其与IIR等进行湿法熔融混炼,可以制得导电性能优良的IIR/SWCNTs导电复合材料,SWCNTs的分散性和复合材料的导电性能均优于采用传统熔融混炼工艺制备的复合材料;采用聚氧乙烯辛基苯酚醚-10水溶液超声预分散处理,SWCNTs在IIR基体中的分散性最好,复合材料的导电性能最优异;采用正己烷超声预分散处理,SWCNTs的分散性和复合材料的导电性能适中;采用乙醇超声预分散处理,SWCNTs的分散性较差,但复合材料的导电性能仍优于传统熔融混炼工艺复合材料。     

改性碳纳米管对环氧树脂基复合材料热性能和力学性能的影响

通过对多壁碳纳米管(MWCNT)进行热处理和混酸处理,用超声分散和模具浇注成型法制备了MWCNT/环氧树脂复合材料。采用傅里叶红外光谱对MWCNT进行了表征,研究了不同MWCNT含量对环氧树脂热稳定性、导热性能和冲击性能的影响,并用扫描电镜观察了MWCNT在环氧基体中的分散情况。结果表明,经酸化的MWCNT在基体中分散性较好,复合材料的导热性能和力学性能都有明显提高,当酸处理的MWCNT填充量为1%时,复合材料的玻璃化转变温度(Tg)较纯环氧树脂升高了19.5℃。     

超声辅助分散制备纳米TiO2/环氧复合材料

采用大功率超声设备将纳米TiO2粒子分散到环氧树脂（EP）中制得复合材料。通过TEM分析了纳米粒子在EP中的分布形态并测试了复合材料的弯曲强度和冲击强度。考察了超声作用周期、纳米粒子表面改性工艺及粒子含量对复合材料微观结构和性能的影响。结果表明,经KH-550表面改性的纳米粒子质量分数为3％时,采用超声振荡30s／停顿30s、反复作用10次的超声分散工艺得到的复合材料的性能最好。     

PP/IFR/有机改性层状硅酸盐复合材料的制备

采用微波法制备了有机改性层状硅酸盐,用硅烷偶联剂A-172对其进行表面改性,然后采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/膨胀阻燃剂/有机改性层状硅酸盐复合材料.对复合材料进行表征,并研究了有机改性层状硅酸盐对复合材料热稳定性、结晶性能和阻燃性能的影响.结果表明:改性层状硅酸盐在PP基体中分散良好;复合材料的热稳定性改善,当...     

聚乳酸/羟基磷灰石复合材料的制备及其性能研究

采用溶液共混、超声振荡的方法制备了聚乳酸/羟基磷灰石(PLA/HA)复合材料,采用扫描电镜、红外光谱对PLA/HA复合材料进行了表征,研究了PLA/HA复合材料的力学性能、亲水性能、热稳定性以及降解性能。结果表明,HA颗粒均匀分散在PLA基体中,没有团聚现象发生;与纯PLA比较,PLA/HA复合材料的弯曲强度提高了7.9 MPa,拉伸强度下降不明显;由于HA的加入,提高了PLA/HA复合材料热稳定性,亲水性能也有所改善;降解过程中,PLA/HA复合材料中的HA颗粒能够中和PLA部分酸性代谢产物,降低了材料自催化效应及产生速度,减缓了材料重量损失速度,前6周的重量损失小于1%,在第12周的最终重量损失为5.8%,降解后期的重量损失比纯PLA材料低3%~4%。     

PVC与纳米碳酸钙复合材料的结构与性能研究

采用拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度等力学参数对聚氯乙烯(PVC)/纳米CaCO3复合材料进行评价,并结合热重差示扫描量热仪、扫描电镜对复合材料的热稳定性和断面结构进行表征.结果表明:采用超声分散方法,选用NDZ-311/SG-Al 821复合改性剂改性的纳米CaCO3明显提高了PVC基复合材料的缺口冲击强度、断裂伸长率和热稳定性;当纳米CaCO3填充质量分数达15%时,PVC/纳米CaCO3复合材料的缺口冲击强度达22.34 kJ/m2,比未填充纳米CaCO3的提高了60.5%;当纳米CaCO3填充质量分数不高于20%时,用超声技术改性纳米CaCO3能很好地分散在PVC基体中.     

丁苯橡胶/高岭土纳米复合材料的性能

采用熔融共混法和乳液共混法制备了丁苯橡胶／高岭土纳米复合材料,研究了复合材料的分散性能、力学性能和热稳定性能。结果表明,高岭土在橡胶基体中具有良好的分散性。熔融共混法制备的复合材料的力学性能基本接近白炭黑填充橡胶,其热稳定性能明显优于白炭黑填充橡胶。随着纳米高岭土用量的增大,乳液共混法制备的复合材料的拉伸强度先增大后减小,且当纳米高岭土用量为40质量份时,复合材料的综合性能良好。     

碳纳米管改性方法对其与聚氨酯的复合材料性能的影响

通过强酸回流、强碱球磨方法分别对碳纳米管进行了改性处理,采用溶液共混法制备了聚氨酯/碳纳米管复合材料。探讨了碳纳米管改性方法对复合材料的化学结构、微观形态、力学性能、热稳定性能以及导电性能的影响。结果表明,在聚氨酯基体中添加经化学改性处理的碳纳米管使复合材料的氢键增多,力学性能、热稳定性和导电性能都得到了提高。聚氨酯/强碱球磨处理碳纳米管复合材料中的氢键数目更多,综合性能也更优异,而且碳纳米管在聚氨酯基体中的分散更均匀。     

Improvement of Hardness and Wear Resistance of Glass Fiber-Reinforced Epoxy Composites by the Incorporation of Silica/Carbon Hybrid Nanofillers

The tribological performance of hybrid composite (epoxy reinforced with woven, nonwoven tissue glass fibers, silica and carbon black nanoparticles) was investigated. Two methods were used to ensure good dispersion of nanoparticles in epoxy resin which were ultrasonic processor and magnetic stirrer. The effect of silica and/or carbon black nanoparticle content on microindentation hardness and wear properties of the neat glass fiber-reinforced epoxy composites was investigated. The results from the wear test indicated that, under all applied loads, incorporation of silica and carbon black nanoparticles either single or combined significantly improved the wear resistance of neat glass fiber reinforced epoxy. A significant increase in hardness of the hybrid nanocomposite laminates was achieved. Analysis of variance was developed to study the optimal wear testing parameters on composite samples. The most significant parameter is the time, followed by nanoparticle (silica and carbon black) content.     

非共价改性法制备聚苯乙烯/高分散石墨烯复合材料

以工业化石墨烯粉体(IGN)与苯乙烯为原料,聚乙烯醇、磷酸三钙为分散剂,过氧化苯甲酰为引发剂,聚苯乙烯(PS)树脂作为非共价改性组分,通过超声分散、悬浮聚合法制备了聚苯乙烯/高分散石墨烯复合材料,探究了超声分散时间与PS含量对IGN在复合材料中的分散性影响机理。结果表明,PS可提高IGN在苯乙烯(St)单体中的相容性;超声时间30 min,PS添加量为St单体质量的3 %时,复合材料微观形貌较好,IGN分散性较佳;随着PS/IGN中IGN含量的增加,复合材料的外延起始降解温度逐渐提高40 ℃,玻璃化转变温度最大提升7.3 ℃,拉伸强度由43.5 MPa增强至68.3 MPa,提升近65 %。     

Ultrasonic treatment of PP/CNT composites during twin‐screw extrusion: Effect of screw configuration

PP/CNT composites were prepared by means of an ultrasonic twin extruder with three screw configurations at ultrasonic amplitudes up to 13 μm to compare their efficiency in dispersing CNT in PP. Using these screw configurations, the pressure in the ultrasonic treatment zone was varied in order to elucidate the effect of pressure on ultrasonic cavitation behavior in PP and PP/CNT composites. Rheological and mechanical behaviors were analyzed to reflect the dispersion of CNT. The results indicated that the dispersion of CNT in PP is more related to the number of kneading elements in the screw configuration and less to the residence time. This was explained by simulating the mixing effect using the flow analysis network. Comparison of the complex viscosities of untreated and treated PP indicated that at the same amplitude of ultrasonic treatment, PP degraded more at lower ambient pressure. At the lowest ambient pressure, the cavitation in the polymer matrix was intense at the highest amplitude but it had not always led to the best dispersion due to the suppression of the cavitation in the agglomerates. Therefore, the ultrasonic treatment increased the dispersion level of CNT in PP with the best improvement not always occurring at the highest amplitude. Composites prepared at an ultrasonic amplitude of 10 μm in the screw configuration providing an intermediate pressure exhibited elongation at break as high as 320% compared to 247% for the untreated composites. POLYM. COMPOS., 38:2695–2706, 2017. © 2015 Society of Plastics Engineers     

环氧树脂/AlN复合材料中气孔的形成与控制

采用不同粒径的氮化铝(AlN)粉末为填料,通过超声波分散及机械搅拌分散相结合的方式制备了环氧树脂/AlN复合材料.运用 SEM 对填料及气孔在基体中的分布情况进行表征分析,同时讨论超声波分散、真空脱泡及分散剂在材料成型过程中的消泡效果.结果表明:超声分散的应用不利于气孔率的减少,真空脱泡及消泡剂的添加能有效地减少材料中的气孔分布,提升材料的导热性能.     

超声波对聚合物/纳米CaCO3复合材料性能的影响

采用超声波直接振荡聚苯乙烯（PS）/纳米CaCO3复合材料熔体的方法制备了PS/纳米CaCO3复合材料，TEM观察表明，超声波可以显著提高纳米CaCO3在PS基体中的分散程度，在经超声波处理的试样中纳米CaCo3基本上以纳米尺度分散于PS中。超声波处理可以使PS/纳米CaCO3复合材料的弯曲弹性模量提高25%。但是超声波作用过度会引起PS的降解。导致复合材料的物理性能下降。对高填充量的聚丙烯（PP）/纳米CaCO3复合材料进行超声波处理。不仅促进纳米CaCO3在PP中的分散，而且使纳米CaCo3在基体中呈链状分布，这种结构使PP复合材料的弯曲弹性模量提高了约44%。     

氧化石墨烯改性磺酸型水性聚氨酯的制备与性能研究

首先对石墨进行氧化处理制备氧化石墨(GO),然后对GO进行超声处理得到氧化石墨烯(GOs),并通过共混法制备了水性聚氨酯(WPU)/GOs复合材料。讨论了超声分散以及GOs加入量对WPU/GOs复合材料力学性能和热稳定性的影响。结果表明,经过超声分散的复合材料的力学性能比未超声分散的好;随着GOs含量的增加,复合材料的拉伸强度先增大后减小,断裂伸长率逐渐减小;加入质量分数0.50%的GOs,其WPU/GOs复合材料的热分解温度可提高44.7℃,明显提高WPU的热稳定性。     

高密度聚乙烯/多壁碳纳米管和高密度聚乙烯/炭黑导电复合材料阻温特性的研究

采用溶液法制备了高密度聚乙烯/多壁碳纳米管（PE-HD/MWCNTs）和PE-HD/炭黑(CB)导电复合材料,并研究了该复合材料的阻温特性。结果表明,与PE-HD/CB复合材料相比,PE-HD/MWCNTs复合材料的室温电阻率更低,并且可以具有较高的正温度系数（PTC）强度和较小的负温度系数（NTC）效应,因而具有更加广泛的应用前景。同时通过对PE-HD/MWCNTs复合材料阻温全过程进行分析,发现PTC效应由碳纳米管向晶区扩散及基体体积膨胀效应共同导致,而NTC效应则是由于碳纳米管的热运动形成的相互接触所致,而并非粒子附聚。     

SiO2纳米水分散体系的制备及在电镀中的初步应用

采用扫描电镜及原子粒显微镜等研究了超声分散方式对纳米SiO2水分散体系分散性能的影响,并对最佳条件下SiO2水分散体系在电镀中的初步应用做了研究。结果表明,插入式超声分散方式能起到较好的分散效果;将该分散体系加入到镀液中制得的Ni—SiO2纳米复合镀层与瓦特镍镀层比较,结晶有所细化,硬度提高近1倍。     

Effects of surface modification,carbon nanofiber concentration,and dispersion time on the mechanical properties of carbon‐nanofiber–polycarbonate composites

The time effect of ultrasonication was investigated for dispersing carbon nanofibers (CNFs) into a polycarbonate (PC) matrix on the mechanical properties of thus‐produced composites. The effects of CNF surface modification by plasma treatment and the CNF concentration in composites on their mechanical properties were also explored. The plasma coating was characterized by HRTEM and FT‐IR. Furthermore, the plasma polymerization (10 w) treatment on the CNF enhanced the CNF dispersion in the polymer matrix. The mechanical properties of the CNF–PC composites varied with the dispersion time, at first increasing to a maximum value and then dropping down. After a long ultrasonic treatment (24 h), the properties increased again. At a high concentration, the CNF‐PC suspension became difficult to disperse. Additionally, the possible mechanisms for these behaviors are simply proposed. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 103: 3792–3797, 2007