ZCNTs/EP 复合材料的制备及其介电、导热性能

以环氧树脂 (epoxy resin, EP) 作为基体, 在多壁碳纳米管 (multi-walled carbon nanotubes, MWCNTs) 表面通过原位生长 2-甲基咪唑锌盐 (ZIF-8), 得到 ZIF-8/MWCNTs (ZCNTs) 复合材料。通过改变 EP 基体中 ZCNTs 含量, 制备 ZCNTs/EP 系列复合材料, 并对其介电、导热性能进行研究。研究结果表明, 当填料 ZCNTs 质量分数为 0.3%,频率为 10² Hz 时, ZCNTs/EP 复合材料的介电常数为 8.19; 频率为 10² ～ 10⁷ Hz 时介电损耗始终低于 0.025。同时,ZCNTs/EP 的导热系数达到 0.467 W/(m·K), 比纯 EP 的导热系数提高了 116%, 显著提升了 ZCNTs/EP 复合材料的导热性能。     

多壁碳纳米管/全同聚丁烯-1复合材料的制备及其性能

在转矩流变仪中通过熔融共混法制备了多壁碳纳米管/全同聚丁烯-1(MWCNTs/iPB-1)复合材料,讨论了MWCNTs用量对复合材料力学性能和热性能的影响。采用偏光显微镜(POM)观察了MWCNTs在iPB-1基体中的分散情况,并对复合材料进行了力学性能、维卡软化温度和熔体流动速率(MFR)测试。结果表明:当MWCNTs用量(质量分数)在0~2.0%时,用量小于1.0%时,MWCNTs可以较好地分散在iPB-1基体中,使iPB-1球晶的晶粒细化,其用量大于1.0%时,MWCNTs容易发生团聚现象;MWCNTs可以提高复合材料的力学性能和耐热性能,但熔体黏度略有增加,对加工性能影响不大。     

导电性MWCNTs/PA6复合材料制备与性能表征

为提高复合材料的导电性,采用熔融共混法制备了一系列高质量分数(最高达10%)的多壁碳纳米管(MWCNTs)/聚酰胺6(PA6)复合材料,使用SEM、DSC、TG、XRD和电导率测试等测试手段对材料的微观形貌、热性能、结晶性能以及导电性能进行了表征.研究表明:MWCNTs的分散性较好.PA6基体的结晶行为、热性能以及晶体结构随着MWCNTs质量分数的提高而有所改变.当MWCNTs质量分数达到10%时,复合材料的电导率可达14.29 S/m.     

石墨烯增强铝基复合材料的制备及其性能

采用球磨混粉及放电等离子烧结技术制备不同含量(石墨烯质量分数为0,0.2%,0.5%,0.8%,1.0%)的石墨烯铝基复合材料,利用扫描电子显微镜、能量色散谱仪、X射线衍射、拉曼光谱仪和X射线光电子能谱表征铝基复合材料的微观组成、缺陷及烧结样品表面元素的化学价态,研究石墨烯含量对铝基复合材料导热性能和显微硬度的影响。结果表明:添加石墨烯后铝基复合材料的显微硬度和导热系数均有提高,导热系数提高更为显著;当石墨烯质量分数为0.2%时,铝基复合材料的显微硬度和导热系数达到最大值,与铝基体材料相比其硬度提高24%,导热系数提高204%;但当石墨烯质量分数继续增加到0.5%,0.8%,1.0%时,铝基复合材料的显微硬度及导热系数并未明显提升,主要原因为随着石墨烯含量的增加,石墨烯片层间的团聚现象加重,从而导致铝基复合材料的显微硬度与导热系数无法再进一步有效提高。     

石蜡@TiO_2/CNTs复合相变材料制备及其热物性

采用界面聚合法合成石蜡@TiO_2/CNTs复合相变材料,通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)分析了复合材料的微观形貌、化学组成和晶体结构;采用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)及导热系数仪分析了复合材料的相变性能、热稳定性和热导率。结果表明:石蜡@TiO_2/CNTs复合材料由具有核-壳结构的石蜡@TiO_2微胶囊与碳纳米管(CNTs)复合而成,碳纳米管通过氢键吸附在微胶囊的表面;复合材料的熔点及凝固点比纯石蜡高,碳纳米管质量分数为1%的复合材料的相变潜热为59.57 J/g,且随着碳纳米管质量分数的增大而减小,复合材料在170℃以下具有良好的热稳定性,热导率显著提高。     

导热聚乙烯/聚丙烯复合材料性能研究

以高密度聚乙烯和聚丙烯为基体材料,以碳纳米管和氮化硼颗粒为导热填料,通过熔融共混法制备了导热聚乙烯/聚丙烯复合材料;研究了聚乙烯和聚丙烯不同配比对复合材料力学性能和导热率的影响,同时探究了碳纳米管和氮化硼颗粒的配比对聚乙烯/聚丙烯复合材料力学性能、导热率、流动性、耐热性的影响。结果表明:复合材料的导热率随聚丙烯含量的增加而降低;当碳纳米管和氮化硼质量比为7∶3时,复合材料导热率最高,与不加导热填料的复合材料相比提高了30.46%。     

氧化石墨烯-多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能研究

通过对原始多壁碳纳米管进行功能化处理,得到了羧基功能化的多壁碳纳米管,并利用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜分别对它们的形貌进行了观察.研究了在环氧树脂中加入多壁碳纳米管和氧化石墨烯总质量分数为0. 1%的前提下,不同比例的多壁碳纳米管与氧化石墨烯对环氧树脂纳米复合材料力学性能的影响.结果显示,氧化石墨烯和多壁碳纳米管确实能够改善环氧树脂复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、储能模量等力学性能,氧化石墨烯对于复合材料拉伸性能的提高要优于多壁碳纳米管,而多壁碳纳米管对复合材料弯曲性能的改善要优于氧化石墨烯.     

基于聚苯并噁嗪/氮化硼三维骨架的导热环氧树脂复合材料的制备与性能

针对导热复合材料中填料含量过多会导致力学等性能下降以及三维导热骨架中黏合剂与树脂基体相容性差的问题,本文采用牺牲盐模板法,制备了基于聚苯并噁嗪/氮化硼(PPH-ddm/BN)三维导热骨架,进一步与环氧树脂(epoxy, EP)复合,得到了环氧树脂/聚苯并噁嗪/氮化硼(EP/PPH-ddm/BN)复合材料。当BN质量分数为19%时,复合材料的导热系数为1.01 W·m^-1·K^-1,比纯环氧树脂提高了381%。归因于三维导热网络的形成以及聚苯并噁嗪和环氧树脂间良好的相容性,降低了氮化硼与树脂基体的界面热阻。骨架碳化后,环氧树脂/碳/氮化硼(EP/C/BN)复合材料的导热系数最高可达1.38 W·m^-1·K^-1,比纯环氧树脂提高了557%,为目前相同BN含量下聚合物基复合材料的最高值。复合材料的硬度与弯曲强度随BN含量增加而提高,相关研究为发展填料含量较低的热管理材料提供了新思路。     

多壁碳纳米管和聚醚砜改性双马来酰亚胺复合材料的力学性能与介电性能

以4,4’-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)为反应前驱体,3,3’-二烯丙基双酚A(BBA)和双酚A双烯丙基醚(BBE)为活性稀释剂,制备MBMI-BBA-BBE(MBAE)聚合物基体。采用聚醚砜(PES)和酸化修饰的多壁碳纳米管(MWCNTs)为改性剂,通过原位聚合法制备MWCNTs/PES-MBAE复合材料。研究复合材料的力学性能和介电性能。MWCNTs/PES-MBAE复合材料的力学性能采用冲击强度和弯曲强度进行表征,结果表明:冲击强度和弯曲强度均随着MWCNTs含量的升高呈现先增大后减小的趋势,且在质量分数为0. 02%时达到最高,分别提升了74%和53%。复合材料介电常数随MWCNTs含量的升高而降低,在低频区变化不大,当频率大于104Hz时下降幅度增大;介电损耗略有升高,在频率小于104Hz仍为千分位,可作为常规绝缘材料使用。     

聚醚醚酮基导热复合材料的制备与性能

采用模压成型工艺制备聚醚醚酮(PEEK)/铜粉导热复合材料,分析了Cu粉用量对PEEK/Cu复合材料导热系数、微观结构、结晶性能的影响。添加Cu粉后,复合材料的结晶温度降低,结晶速率加快;随Cu粉用量的增加,复合材料的导热系数升高。当Cu粉质量分数为20%时,导热系数提高100.9%。结果表明,添加Cu粉能有效地提高复合材料的导热性能。     

高绝缘性良好导热性低密度聚乙烯电缆绝缘材料的制备与性能

采用密炼机熔融混炼法制备了纳米二氧化硅/低密度聚乙烯(SiO_2/LDPE)复合材料和纳米氧化铝/低密度聚乙烯(Al_2O_3/LDPE)复合材料,并采用平板硫化机模压成型。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察断面分析其微观形貌。测试了纳米复合材料的耐直流高压击穿性能,电晕现象以及不同温度下的导热系数。结果表明:采用密炼机熔融混炼得到的LDPE基纳米复合材料体相分布均匀,两相兼容性良好;纳米粉体含量不同的复合材料相对纯LDPE耐直流高压击穿性能均明显提高,导热性能不但未降低反而提高较大,其中,质量分数2%的SiO_2可以把击穿场强提高25%以上,同时可提高复合材料导热系数。纳米SiO_2在提高复合材料绝缘性与导热系数方面效率更高。     

凉感聚乙烯复合纤维的制备与性能

采用熔融纺丝成型方法制备了绢云母/聚乙烯复合纤维,研究了复合纤维导热系数和力学性能.结果表明,引入的绢云母粉能够有效提高复合纤维的导热系数,随着绢云母粉质量分数的增大,复合材料的导热系数也随着增大.在绢云母粉质量分数为0.150％ 时,导热系数达到了0.49W/(m·K),较高密度聚乙烯提高了近23.67％.水浴牵伸倍...     

改性碳纳米管/高密度聚乙烯复合材料正温度系数性能

以高密度聚乙烯(HDPE)为基体,改性的碳纳米管(CNTs)为导电填料,采用熔融法制备正温度系数(positive temperature coefficient,PTC)复合材料。通过扫描电子显微镜和热敏电阻曲线测试仪以及冲击试验机等,观察CNTs/HDPE复合材料的微观形貌,研究PTC效应随CNTs含量变化规律及对力学性能的影响。结果表明:CNTs在HDPE基体中分散性较好;当CNTS含量在体积分数为9%时,CNTs/HDPE复合材料的室温电阻率为102?·cm,PTC强度达4个数量级;HDPE基体中加入经过表面修饰过的CNTs后,复合材料的力学性能明显提高。当CNTs的体积含量在8%时,复合材料的冲击性能较纯HDPE提高了93%。     

棕榈酸/石蜡复合相变储能材料

将石蜡(PW)与棕榈酸(PA)熔融超声共混,制备出了一系列PA/PW复合材料。采用瞬态热丝法(SHW,Short-Hot-Wire)测量PA/PW复合材料的导热系数,用差示扫描量热仪(DSC,Differential Scanning Calorimetric)分析复合材料的相变温度(T)和相变潜热(L),采用红外光谱仪(FTIR,Fourier Transform Infrared)对复合物的组成进行表征。复合材料的红外吸收光谱图表明,PW和PA只是简单的物理混合,未生成新物质。复合相变材料的导热系数大致随温度的升高而降低,而在30和50℃左右时由于固-固和固-液相变的作用,导热系数测量值出现了一定程度的升高。复合材料的Ts-s(固-固相变温度)都比PW的略高;与纯PW相比,除PA的质量分数w=35%之外,其他比例复合材料的Ts-l(固-液相变温度)都较纯PW的低;除w=35%的Ls-l(固-液相变潜热)比纯PW的低之外,其他比例复合材料的Ls-l都比纯PW的Ls-l高。     

MWCNTs/PES-MBAE复合材料的微观结构与耐热性

以二烯丙基双酚A(BBA)和双酚A双烯丙基醚(BBE)为活性稀释剂、以4,4’-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)为前驱体制备聚合物基体(MBAE),采用聚醚砜(PES)和酸化MWCNTs为改性剂,通过原位聚合法制备MWCNTs/PES-MBAE复合材料。采用TEM和FT-IR分析酸化MWCNTs的改性效果,利用SEM观察材料的微观形貌及相结构。结果表明:经过混酸处理2 h的MWCNTs,其表面被氧化,保持了较大的长径比,且在基体中分散均匀;FT-IR显示在3 448cm~(-1)和1 635 cm~(-1)处存在特征峰,推断其表面存在-COOH;另外,PES与MBAE间呈现两相结构并以"蜂窝"状均匀分散在聚合物基体中。复合材料的耐热性测试结果显示:PES树脂会使材料的热分解温度降低,但MWCNTs会提高材料的耐热性能。当PES质量分数为2%,MWCNTs质量分数为0.02%时,MWCNTs/PES-MBAE复合材料的热分解温度为453.7℃,较基体树脂提高15.4℃。     

聚乳酸的增韧阻燃性能

针对聚乳酸(PLA)易燃和脆性大等缺点,采用聚磷酸铵(APP)和聚乙二醇(PEG)对PLA进行了改性,同时控制PLA、APP和PEG之间的质量比例为5.7∶1.17∶1,研究了液晶聚合物(LCP)对复合材料的阻燃性能和力学性能的影响.结果表明,当添加质量分数为15%的APP时,复合材料的极限氧指数(LOI)可以达到30.1%,而仅添加相同质量分数的PEG时,复合材料达不到阻燃效果.PLA/APP/PEG复合材料相比纯PLA具有较高的残炭率.加入PEG后复合材料的断裂伸长率明显提高,而LCP的添加提高了复合材料的拉伸强度,但降低了复合材料的断裂伸长率.     

辛醇接枝碳纳米管复合相变材料的导热性能研究

通过将碳纳米管（CNTs）用混酸进行处理后在其表面以正辛醇（C8H17OH）进行接枝处理,制得接枝C8H17O-CNTs。经红外光谱分析,所得接枝产物出现区别于C8H17OH上的C-O键特征吸收峰,表明接枝成功。在熔融的石蜡（PW）中加入接枝产物并进行搅拌和恒温超声后制得均匀复合物。复合物导热系数的测量结果表明,随温度的升高纯PW和各个组成的复合物的导热系数基本呈现下降趋势。复合物的导热系数基本随C8H17O-CNTs的含量的增加而增大。其中含质量分数为1.0%C8H17O-CNTs的复合物的导热系数较纯PW的导热系数在各个测量温度都提高了大约0.06 Wm-1K-1。     

碳纳米管表面羟基化及其纳米流体的导热性能研究

采用强碱机械球磨技术对碳纳米管进行表面功能化。红外光谱和Zeta电位测试结果表明,处理后的碳纳米管表面已被羟基化;扫描电镜结果表明,处理后的碳纳米管已被截断短化。表面功能化并被截断短化的碳纳米管能够均匀稳定地分散在水中,得到的水基含碳纳米管纳米流体具有良好的传热性能。当碳纳米管体积分数为1．0％时,与水相比它的导热系数提高达17．5％。由于纳米粒子的润滑作用,在碳纳米管体积分数较低（Ф〈0．004）的情况下,含碳纳米管纳米流体的粘度要比基体流体水的粘度低;当碳纳米管的体积分数高于0．004时,含碳纳米管纳米流体粘度随着碳纳米管含量的增加而升高。     

氧化石墨烯增强水性环氧形状记忆复合材料的制备及其性能

水性环氧树脂(Water-borne epoxy, WEP)具有优异的形状记忆性能,但其力学性能差、导热系数低。为了改善WEP的力学和导热性能,以氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)为填料制备GO/WEP形状记忆复合材料,采用原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射(XRD)分析和表征GO的微观结构和化学性质,利用扫描电镜(SEM)、万能试验机、Hot Disk导热仪和热机械分析仪(TMA)测定和观察所得GO/WEP复合材料的微观形貌、力学性能、导热性能和形状记忆性能。研究结果表明:随GO含量的增加,制备所得GO/WEP形状记忆复合材料的力学性能与导热系数都得到显著提高;与WEP相比,GO含量为6 wt%的GO/WEP复合材料的拉伸强度与导热系数分别提高了80%和156%,但所得复合材料的断裂伸长率随GO含量的增加逐渐减小。     

纳米TiO_2在不饱和聚酯中的分散性及力学性能

分别采用机械搅拌和三辊研磨机对纳米二氧化钛和不饱和聚酯树脂的混合物进行共混处理,制备了不同质量分数纳米TiO2的不饱和聚酯树脂复合材料(TiO2/UPR);并对纳米TiO2在基体中的分散性及混合物的黏度进行了表征。结果表明:研磨处理比机械搅拌处理的TiO2/UPR复合材料分散更均匀,粒径更小。纯树脂和TiO2/UPR混合物的黏度均随混合处理时间的增加有升高的趋势,在交联以前,TiO2/UPR混合物的黏度比纯树脂的黏度显著提高,但纯树脂在研磨处理2 h后产生严重交联,黏度急剧升高。添加纳米TiO2提高了TiO2/UPR复合材料的力学性能。与纯树脂相比,添加纳米TiO2质量分数3.0%时,TiO2/UPR复合材料的拉伸强度提高了63%,弯曲强度提高了17%;添加纳米TiO2质量分数1.0%时,冲击强度提高了6.1%。