复合填料/聚丙烯酸酯导电压敏胶的制备与性能

针对导电胶黏剂（ECA）在实用中所遇到填料组分单一、易团聚、对基体力学性能影响较大等问题,本文利用不同组分填料间的架桥、插层等“协同”效应,将一定比例的碳黑（CB）、碳纤维（CF）、碳纳米管（CNTs）、纳米石墨微片（NanoG）复合作为导电填料加入到聚丙烯酸酯压敏胶（PSA）中,采用溶液共混法超声分散,得到填料添加量小、导电性能和力学性能良好的导电PSA。运用多种检测手段对导电PSA的电学性质、微观结构、热稳定性和力学性能进行了分析。结果表明,复合填料组成为CF 3%、NanoG 5%、CNTs 5%（均为质量分数）时,导电PSA的电导率达到3.0×10?2S/cm,180°剥离强度为0.38kN/m。     

高强度阻燃导电尼龙材料制备

以炭黑(CB)及碳纤维(CF)为复合导电填料,配合溴系或磷系阻燃剂,以玻璃纤维(GF)为增强剂,制备了高强度阻燃导电PA66材料,研究了各种添加剂对材料导电性能、阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,为使材料具有较好的导电性能和阻燃性能,导电填料中的CF含量不宜过低或过高,阻燃剂宜采用红磷母粒;当导电填料中CB与CF质量比为2/8、导电填料质量分数为10%,红磷母粒质量分数为12%、GF质量分数为40%时,采用相对黏度为2.37 Pa·s的PA66树脂所制备的高强度阻燃导电PA66材料的阻燃等级达到UL 94 V–0级,表面电阻率为7.6×102Ω,弯曲强度,拉伸强度和缺口冲击强度分别为298,210 MPa和20 kJ/m2,完全满足客户要求,已成功应用于某电力系统部件。     

PA6/CF/EG导电复合材料的制备与性能

采用熔融共混法制备了不同碳纤维/热膨胀石墨(CF/EG)比例的尼龙6/碳纤维/热膨胀石墨(PA6/CF/EG)导电复合材料并研究其性能。结果表明,CF的加入能显著提高复合材料的力学性能;而随着EG含量的提高,复合材料的导电性能和导热性能显著提高,但力学性能在一定程度上得到降低。当CF质量分数为20%时,复合材料具有最优的力学性能,当EG质量分数为20%时,复合材料体积电导率可显著提高至0.262 S/m,热导率可达1.3379W/(m·K)。     

环氧树脂/石墨烯复合材料的制备及其性能

为提高环氧树脂的导电性能和电磁屏蔽性能,将石墨烯作为导电填料添加到环氧树脂中制备了环氧树脂/石墨烯复合材料,并研究了石墨烯含量对复合材料力学性能及微观形貌的影响。结果表明：添加石墨烯使复合材料的电导率和电磁屏蔽效率显著提高。石墨烯含量为10.0%(w)时,复合材料的电导率和电磁屏蔽效率分别为1.34×10^-3 S/m,2.95 dB;石墨烯含量为7.5%(w)时,复合材料的冲击强度为1.67 kJ/m²,较纯环氧树脂提高了50%。     

PEEK抗静电复合材料的研究

制备了聚醚醚酮/炭黑(PEEK/CB)、聚醚醚酮/碳纤维(PEEK/CF)抗静电复合材料。结果表明,在PEEK/CB复合体系中,炭黑渗滤区含量为3%⁵%,较低的炭黑含量确保了复合材料优异的力学性能;在PEEK/CF复合体系中,碳纤维渗滤区含量为15%5%,较低的炭黑含量确保了复合材料优异的力学性能;在PEEK/CF复合体系中,碳纤维渗滤区含量为15%²0%;扫描电镜(SEM)结果证明:炭黑在PEEK基体中达到纳米级分散,形成空间导电网络结构,这种结构提高了复合材料的抗静电性能。     

3D打印炭黑/水性聚氨酯导电复合材料的制备及性能

采用硅烷偶联剂KH550对炭黑(CB)进行了改性,得到了KH550改性的CB(KH550/CB),通过FTIR、DLS和SEM对CB和KH550/CB进行了表征,采用共混法和流延浇铸法分别制备了CB/水性聚氨酯(CB/WPU)复合材料与KH550/CB/水性聚氨酯(KH550/CB/WPU)复合材料。利用直写式3D打印,探讨了不同的填充图案和填充率对KH550/CB/WPU复合材料性能的影响。结果表明,KH550/CB粒径约为620 nm,分散均匀,在WPU基体中分散性更好,导电粒子之间连接得更紧密。当CB与KH550/CB含量(以WPU质量为基准,下同)均为3%时,KH550/CB/WPU复合材料的电导率为1.79×10^–3 S/m,比CB/WPU复合材料的电导率增加了14倍;CB与KH550/CB含量均为2%时,KH550/CB/WPU复合材料的拉伸强度比CB/WPU复合材料增加了175%。选择填充图案为线形、填充率为80%时,KH550/CB/WPU导电性能较好,电导率达到2.66×10^–3 S/m,与其他非3D打印产品相比,其导电性能...     

水性聚氨酯/石墨烯柔性导电复合材料制备及性能

针对石墨烯在与聚合物基体复合中出现的难以均匀分散、易出现团聚的问题,通过采用不同的分散剂对石墨烯进行非共价键功能化改性,选取最佳分散剂,以制备稳定的石墨烯分散液。通过溶液共混法和流延浇铸法将石墨烯均匀分散在水性聚氨酯（WPU）基体中,制备了WPU/石墨烯柔性导电复合材料。溶剂分散效果及吸光度测试结果显示,聚乙烯醇（PVAL）水溶液对石墨烯的分散能力强,制备的石墨烯分散液较为稳定,且PVAL水溶液的最佳质量分数是15%,其吸光度达到2.943;导电性能测试结果发现,石墨烯含量为WPU质量的2%时,WPU/石墨烯柔性导电复合材料综合性能较好,其电导率为2.6×10^-7 S/m,并在此基础上,考察发现WPU∶PVAL水溶液质量比为80∶20时,复合材料的拉伸强度较未加分散剂的增加了116%,电导率为4.5×10^-5 S/m,较未加分散剂的增加了5个等级;扫描电子显微镜结果表明,加入PVAL水溶液后,石墨烯能均匀地分散在WPU基体中,表明PVAL水溶液对石墨烯具有良好的分散作用。     

纳米二氧化硅含量对PES基激光烧结件表面质量和力学性能的影响

以聚醚砜树脂(PES)为基体材料，纳米二氧化硅(nano-SiO₂)为填料，采用选择性激光烧结技术(SLS)制备PES/nano-SiO₂复合材料烧结件，研究了nano-SiO₂含量为0～3%(质量分数，下同)时对烧结件表面质量和力学性能的影响。结果表明，烧结件的轮廓算术平均偏差(Ra)在nano-SiO₂含量为0.1%～1%时变化较小，当nano-SiO₂含量超过1%后显著上升；烧结件拉伸强度、弯曲强度和冲击强度随着nano-SiO₂含量的增加均呈先增大后减小的趋势。当nanoSiO₂含量为0.5%时，烧结件的拉伸强度和弯曲强度均达到最大值，相较于纯PES烧结件，拉伸强度和弯曲强度分别提升了22.66%和41.51%；烧结件的冲击强度在nano-SiO₂含量为0.7%时达到最大值，提升了12.10%。     

CNTs/MXene对复合涂层导电性能的影响

导电涂料是一种具有传导电子、排除累积电荷能力的功能涂料,在航天航空、电子、石油化工等领域广泛应用。本研究将CNTs/MXene作为功能填料分散到水性丙烯酸中,制备了导电复合涂层。结果表明,涂层中的CNTs/MXene互相搭接形成了导电通路,当CNTs/MXene添加量为0.20%(质量分数)时,电导率达到了1.54×10^-2 S/cm。管状CNTs与片层状MXene结合,使CNTs更易分散搭接形成网络结构,低添加量的导电填料即可提升复合涂层的导电性能,又能大大降低导电涂料的成本,进一步促进低成本导电功能涂料的产业化。     

基于SLS的碳纤维/石墨混杂填料形状对聚醚砜树脂烧结件性能的影响

以聚醚砜(PESU)树脂为基体，天然鳞片石墨(GP)和碳纤维(CF)为混杂填料，采用选择性激光烧结技术制备PESU/CF/GP激光烧结件。为避免PESU基体含量变化对烧结件性能带来的影响，控制混杂填料总质量分数为15%，改变混杂填料中CF/GP配比，结合扫描电子显微镜研究混杂填料的含量和形状差异对PESU/CF/GP激光烧结件的显微组织、力学性能、导电性能、密度以及表面粗糙度的影响。结果表明，具有较大长径比结构的CF对烧结件的力学性能具有较好的保障作用，随着CF含量的提高，烧结件的拉伸强度和弯曲强度逐渐提高。混杂填料中片状结构的GP更容易在基体内构成完整的导电网络，随着GP含量的降低，烧结件电阻率逐渐升高，电导率逐渐降低。不规则片状结构的GP对烧结件的致密程度和表面形貌不利，随着CF含量的提高，GP含量的降低，烧结件的密度升高，表面粗糙度值降低。     

PS/化学气相沉积CF选区激光烧结多指标正交试验参数的优化

针对选择性激光烧结(SLS)工艺中聚苯乙烯(PS)粉末烧结件精度不高且强度不能满足实际需求的问题,将经过化学气相沉积法处理的碳纤维(CF)粉末、PS粉末、分散剂和抗静电剂进行机械混合,制备了PS/气相沉积CF复合粉末。以Z向尺寸相对误差、致密度和弯曲强度为实验指标,先采用极差分析法进行单个指标的优化,再利用综合平衡法对多指标正交试验进行整体参数优化分析。结果表明:复合粉末粒度主要分布在30.63~142.00μm;对于PS粉末烧结件,化学气相沉积CF粉末比普通的CF粉末具有更好的改善尺寸精度、填充和增强的效果;烧结件的最佳工艺参数组合为:预热温度为80℃,激光功率为27 W,扫描速度为1 800 mm/s和扫描间距为0.30 mm。此时烧结件的Z向尺寸相对误差为5.47%,致密度为0.626 g/cm3,弯曲强度为10.68 MPa。相比于纯PS粉末烧结件,分别提高了24.55%,30.42%,136.28%。     

具有隔离网络结构的PA12导电复合材料的制备:选择性激光烧结成型vs模压成型

通过球磨包覆法制备了聚酰胺12(PA12)/纳米超导炭黑(CB)复合粉末材料,并通过选择性激光烧结成型(SLS)和模压成型(CM)分别制备了两种具有隔离网络结构的导电试样,探究了其在结构与性能上的差异。结果表明,SLS成型更容易使包覆在粉末表面的CB在聚合物基体中构建较为完善的导电网络,获得更低的导电渗滤阈值(小于0.5%)。在CB质量分数为0.5%时,SLS试样的电导率比CM试样高8个数量级;在CB质量分数为1%时,SLS试样电导率可达10~(-3) S/cm。CB的引入可以使SLS试样的拉伸性能有所改善,但对CM试样拉伸性能的改善不明显甚至产生了消极的影响。SLS试样与CM试样在微观结构上差异较大,SLS试样具有多孔性的特点,而CM试样比较密实。     

碳纳米管-炭黑协同改性PTT/PET复合纤维的制备及导电性能

聚对苯二甲酸丙二醇酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PTT/PET)复合纤维具有稳定且高度螺旋的卷曲结构,为改善其抗静电性能,采用碳纳米管(CNT)/炭黑(CB)复合填料对PTT进行共混改性。将不同质量比的CNT,CB及PTT共混挤出,制备出用于纺丝的CNT/CB/PTT共混切片,CNT/CB/PTT共混切片与PET切片复合纺丝制备CNT-CB协同改性PTT/PET复合纤维,并对复合纤维的导电性能进行表征。结果表明:采用质量分数1%的CNT和质量分数10%的CB作为导电填料对PTT改性,导电粒子在PTT基体中未出现明显的团聚,且CNT和CB可以形成较为完善的复合导电通路,制备的CNT/CB/PTT共混切片可用于纺丝;将CNT/CB/PTT共混切片与PET切片按质量比50∶50进行复合纺丝,制得的复合纤维具有良好的导电性能;随拉伸倍数的提高,复合纤维的体积电阻率呈下降趋势,但拉伸倍数过高,会损坏CB与CNT在PTT基体中形成的导电网络,当拉伸倍数为3. 3时,未改性的PTT/PET复合纤维体积电阻率为3. 58×10~9Ω·cm,而改性复合纤维的体积电阻率下降至5. 44×10~6Ω·cm。     

基于分子动力学模拟的Fe2O3纳米颗粒烧结机制研究

氧化铁是化工、冶金和能源等领域重要的原料,其在高温下的烧结性对产品性能至关重要。通过分子动力学模拟(MDS)研究了不同温度、粒径与空位缺陷浓度条件下Fe₂O₃纳米颗粒的烧结机制。结果表明,Fe₂O₃纳米颗粒粒径由3 nm增加至5 nm,烧结后收缩率由25.0%降低至10.8%,相对颈部宽度由96.6%降低至49.5%。当温度由900 K升高至1300 K,烧结过程原子扩散系数由1.758×10^-3 nm²/ps增至4.303×10^-3 nm²/ps,增大1.45倍。高温下(1300 K)原子迁移使颗粒部分结构由HCP和BCC结构转变为非晶结构,非晶原子比例为66.7%。含10.0%初始空位缺陷浓度纳米颗粒烧结过程的扩散活化能相比完美晶体(0空位浓度)降低约63.5%,原子迁移性及烧结致密化程度增强。研究结果对氧化铁颗粒高温热处理工艺优化具有指导意义。     

氮化硅/碳纤维/环氧树脂复合材料的制备研究

采用高温模压成型法制备氮化硅/碳纤维/环氧树脂导热复合材料(SiN/CF/EP)。研究了34SiN用量和表面改性对SiN/CF/EP复合材料导热性能、导电性能和力学性能的影响。结果表明,复合材料3434的导热性能随SiN质量分数的增加而增大,当SiN质量分数为40%时,导热率为1.02W/mK;而3434SiN/CF/EP复合材料的导电率随SiN质量分数的增加而呈线性降低;力学性能则随SiN质量分数的增加先343434增大后降低。表面改性有助于进一步提高SiN/CF/EP复合材料的导热性能和力学性能。34     

石墨/聚醚砜树脂复合材料的激光烧结工艺和力学性能研究

采用石墨/聚醚砜树脂(PES)复合材料,通过选择性激光烧结技术,制作具有导电、导热和自润滑性能的烧结制件。首先通过单层烧结实验确定粉床的预热温度,然后以不同的组分配比和激光功率进行激光烧结实验,获得拉伸试样和弯曲试样,进行了力学性能测试。通过扫描电镜对复合粉末及拉伸试样断口进行显微组织观察,分析不同组分配比和激光功率对烧结制件显微组织及拉伸、弯曲强度的影响。结果表明,石墨/PES复合材料可用于选择性激光烧结,随着石墨粉质量分数的增加,烧结制件的拉伸、弯曲强度逐渐降低;随着激光功率的增大,烧结制件的拉伸强度逐渐增大,弯曲强度在25 W时达到最大值。     

CB/MWCNTs/PP导电复合材料的制备与性能表征

通过熔融共混、注塑成型将多壁碳纳米管(MWCNTs)母粒、炭黑(CB)母粒与聚丙烯(PP)混合制备CB/MWCNTs/PP导电复合材料。复合材料中导电填料MWCNTs体积分数为1%,通过改变炭黑体积分数,探究CB含量的变化对复合材料导电性能、力学性能和流变性能的影响。导电测试结果表明,当CB体积分数介于3%~5%时,复合材料达到电流逾渗;超声共振结果表明,复合材料的弹性模量会随着CB含量的增大而增大,而泊松比对CB含量的变化并不敏感;DMA结果表明,复合材料玻璃化转变温度(T_g)会随着CB含量的增加而降低,而储能模量和损耗模量在低温区会随着CB的增大而上升;MCR分析结果表明,当CB体积分数介于1%~3%时,复合材料达到流变逾渗,复合黏度对低频率扫描不敏感,随着CB体积分数的增大而增加。随着频率上升,不同含量材料的复合黏度越来越逼近,并且呈现剪切变稀现象。     

Al2O3含量对PbO-CaO-B2O3-SiO2系玻璃析晶行为与烧结性能的影响

PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃粉体是耐高过载低温共烧陶瓷(LTCC)生瓷带的主要组成部分。玻璃粉体的析晶行为影响烧结性能,进而决定基板的使用性能。本文研究了Al₂O₃含量对PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃析晶行为与烧结性能的影响。结果表明:向PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃中引入Al₂O₃可抑制玻璃析晶,防止高膨胀晶相的析出,并提高玻璃烧结密度;不含Al₂O₃的PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂玻璃粉体析晶峰温度为862 ℃,烧结过程中析出方石英晶相,20~200 ℃的平均线膨胀系数高达260.8×10^-7 ℃^-1;引入2.1%(质量分数)Al₂O₃可显著抑制玻璃析晶,700 ℃烧结后膨胀系数降低至72.9×10^-7 ℃^-1,介电常数显著增大,由6.30提高至7.02。     

基于双转子连续混炼挤出机的PPS/CF复合材料制备及性能研究

采用双转子连续混炼挤出机并通过熔融共混法制备了碳纤维(CF)增强聚苯硫醚(PPS)复合材料，并对其微观形貌、动态力学性能、力学性能和导电性能进行了研究，且对相关的影响因素进行了分析。结果表明，适当降低挤出机转子转速、提高CF含量可以改善PPS/CF复合材料的力学性能和导电性能；当转子转速为200r/min时，采用含量为20 % (质量分数，下同)的CF制得的PPS/CF复合材料的冲击强度达到49.94 J/m，体积电阻率达到60.65 Ω·cm，均优于纯PPS。     

聚醚醚酮/碳纤维复合粉末的制备及性能

将热处理改性的聚醚醚酮(PEEK)粉末和碳纤维(CF)共混制备了PEEK/CF复合粉末。采用表观密度测试、扫描电子显微镜、电子万能试验机、热重分析、差示扫描量热法等对复合粉末材料的微观形貌、力学性能和热性能进行分析。结果表明,热处理后的PEEK粉末表观密度最高可达0.286 g/cm3。与纯PEEK相比,复合粉末的玻璃化转变温度、熔融温度和分解温度都有较大的提高;随着CF质量分数逐渐增加,复合粉末材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲弹性模量、热变形温度和维卡软化温度逐渐增大,冲击强度逐渐减小。改性PEEK/CF复合粉末材料为选择性激光烧结技术提供了高强度、高耐热性能的粉末材料,从而应用于汽车工业、电器工业、医疗器械和航空航天等领域。