CNTs/PBO复合材料的合成及性能

利用原位液晶聚合制备了碳纳米管(CNTs)/PBO复合材料,并利用取样对比分析、热重分析和纤维的强力测定对原位液晶聚合及材料的耐热和拉伸性能进行了研究。与同等条件下PBO控制聚合取样对比分析表明:碳纳米管表面活性基团会影响聚合,减少碳纳米管的加入量或推迟其加入的时间可以改善CNTs/PBO原位聚合状况。研究表明:CNTs/PBO复合材料保持了PBO的优异耐高温性能。纤维拉伸性能与同条件下PBO纤维相比提高40％~70％。      

MWNTs改性炭纤维增强复合材料研究

树脂基复合材料在厚度方向上较低的导电及导热性能限制了其在防静电、电磁屏蔽等领域的应用.采用多壁碳纳米管(MWNTs)改性T700/环氧复合材料,研究了MWNTs对复合材料基本力学性能、导电性能及导热性能的影响,结果表明MWNTs的引入使复合材料煎梁剪切强度先升高后下降,厚度方向电阻率下降两个数量级,热导率上升41％.     

PBS增韧改性MWNTs/PLA导电3D 打印耗材的制备及性能

为解决多壁碳纳米管/聚乳酸(MWNTs/PLA)导电打印耗材变脆的问题,本文利用双螺杆熔融共混方法,制备了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)增韧改性的MWNTs/PLA复合材料。研究发现,PBS添加量对复合材料的性能有显著影响。随PBS含量增加,复合材料的电阻率升高,断裂伸长率和冲击强度明显提高,但拉伸强度、弯曲强度和硬度有所降低。当PBS含量为10%时,共混复合材料的综合性能最好,并根据最佳条件制成具有一定韧性的导电3D打印耗材,实际使用效果良好。     

聚苯乙烯/多壁碳纳米管复合丝的制备与性能

采用微型双螺杆挤出共混和熔融纺丝法制备了聚苯乙烯/多壁碳纳米管(PS/MWNTs)复合丝。通过添加改性剂可以提高复合材料的纺丝最大拉伸比。光学显微镜和扫描电镜观察发现,当MWNTs含量较小(<2%)时,MWNTs在基体中的分散比较均匀。随着MWNTs含量的增加,团聚增多,且大多数MWNTs沿纤维轴向取向排列。当MWNTs含量较小时,添加一定量改性剂可以提高复合丝的拉伸强度及尺寸稳定性。电性能结果表明,复合丝的导电渗流阈值出现在2%～5%之间。复合材料的流变渗流阈值与导电渗流阈值具有一致性。     

多壁碳纳米管表面等离子体有机聚合改性

采用等离子体聚合技术在多壁碳纳米管(MWNTs) 表面聚合苯乙烯( Styrene) 、吡咯( Pyrrole) 有机膜。高分辨电镜( HRTEM) 分析显示MWNTs 内外表面均生成纳米级厚度的有机膜, 其中外壁表面厚约7 nm , 内壁表面厚约1～3 nm。将经过表面有机膜处理的MWNTs 添加到聚苯乙烯中, 制备出多壁碳纳米管/ 聚苯乙烯(MWNTs/ PS) 复合材料。扫描电镜(SEM) 对MWNTs/ PS 复合材料分析表明, 覆膜的MWNT 在复合材料中的分散得到改善。通过力学拉伸试验测试了MWNTs/ PS 复合材料断裂强度和弹性模量与MWNTs 含量的关系, 证明了经有机覆膜处理的MWNTs 与PS 形成的复合材料的整体强度得到显著提高。      

MWNTs/PBO共混纤维的制备及性能

通过原位分散方法将不同含量的多壁碳纳米管（MWNTs）引入聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）聚合体系,共混产物采用液晶纺丝法纺制成高性能MWNTs/PBO纤维。用偏光显微镜观察了MWNTs的分散状况,发现将MWNTs先预分散在多聚磷酸（PPA）中再添加可以有效地改善其分散性,热失重分析仪、强力仪研究了纤维的热稳定性能和力学性能。结果表明,MWNTs质量分数为2%的共混纤维的拉伸强度和模量分别达到4.69 GPa和128.8 GPa,比相同卷绕速度下PBO纤维提高了24.2%和23.5%,起始热分解温度也从668.9℃提高到700.8℃。MWNTs的质量分数达到5%时由于团聚严重,降低了PBO的可纺性,影响了纤维的性能。      

四嗪改性碳纳米管环氧摩擦材料的研究

利用Diles-Alder反应,采用3,6-二氨基-1,2,4,5-四嗪对碳纳米管(CNTs)改性处理,考察了改性处理对碳纳米管表面结构、分散程度以及对环氧复合材料性能的影响,通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)Raman)分析了材料表面磨损形貌、多壁碳纳米管(MWNTs)分散程度以及碳纳米管结构变化,并探讨复合材料摩擦磨损机理、四嗪与碳纳米管反应机理.结果表明,通过四嗪化合物处理碳纳米管后,碳管表面连接活性基团氨基,结构形态发生改变,提高碳纳米管在基体中分散性和复合材料摩擦性能,8h处理MWNTs/EP比未处理MWNTs/EP复合材料摩擦系数降低6.5%,磨耗率降低71.4%.     

PP/碳纳米管复合材料的结构与性能

采用原子转移自由基(ATRP)活性聚合方法在多壁碳纳米管(MWNT)表面接枝丙烯酸丁酯聚合物(PBA),并以此对聚丙烯(PP)进行改性。红外光谱(FT-IR)及透射电子显微镜(TEM)测试结果表明,采用ATRP法成功地将PBA接枝到多壁碳纳米管(MWNT)表面。采用熔融共混法制备了PP/MWNT复合材料,对其力学性能和耐热性能进行了研究,结果表明,接枝聚合物的碳纳米管提高了复合材料的拉伸强度和冲击强度,提高了PP的耐热性。MWNT-PBA和MWNT-COOH加入PP都能提高材料的性能,而MWNT-PBA比MWNT-COOH的作用更加明显。     

多壁碳纳米管-聚氨酯/聚丙烯复合材料导电网络结构的演变与性能调控

为研究多壁碳纳米管(MWCNTs)和热塑性弹性对MWCNTs-聚氨酯/聚丙烯(MWCNTs-TPU/PP)复合材料结晶性能、导电性能、拉伸性能及外场响应行为,通过溶液-熔融法制备了MWCNTs-TPU/PP复合材料。MWCNTs的引入能够提高MWCNTs-TPU/PP复合材料的导电性能和结晶性能,导电逾渗值质量分数约为1.9wt%,开始结晶温度从117.5℃提高到131.2℃。通过电阻仪和温控装置的联用在线表征了在不同热处理温度下导电网络的构建和破坏过程,随着热处理温度从110℃提高到175℃,MWCNTs-TPU/PP复合材料的导电性能和结晶度得到改善;TPU的引入能够显著降低MWCNTs-TPU/PP复合材料对温度的反应时间从约10 min缩短到约3 min,温度响应行为得到显著改善。通过拉伸数据分析表明,MWCNTs含量的增加能够提高MWCNTs-TPU/PP复合材料的拉伸强度和断裂伸长率,MWCNTs添加量为2.5wt%时,复合材料的拉伸强度从~35 MPa提高到~47 MPa;应变-电阻数据表明,TPU的引入能够改善MWCNTs-TPU/PP复合材料在循环拉伸过程中应变的可回复性和导电网络结构的稳定性。      

PVPy/MWNTs纳米复合材料的制备及其导电性能研究

通过原位聚合法制备了聚3-戊酰基吡咯(PVPy)/多壁碳纳米管(MWNTs)纳米复合材料。利用FT-IR,1 HNMR,XRD,SEM,TEM,TGA等分析方法对样品进行了结构和性能研究。FT-IR,SEM与TEM表明,PVPy与MWNTs间并没有发生化学反应,MWNTs仅作为3-戊酰基吡咯(VPy)聚合的模板,且VPy仅在MWNTs的外表面均匀的发生聚合。XRD谱显示,PVPy/MWNTs纳米复合材料中MWNTs的两个特征结晶峰(2θ=25.82,43.10°)强度随着VPy/MWNTs投料比增加而逐渐降低直至接近消失。导电性能研究发现,通过MWNTs与PVPy复合,可以显著的提高PVPy/MWNTs纳米复合材料的导电性,其电导率分别达到1.42S/cm(VPy/MWNTs=2.5/1)与0.22S/cm(VPy/MWNTs=5/1)。     

碳纳米管／聚氨酯纳米复合材料的制备及性能

采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合方法在碳纳米管表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯嵌段共聚物MWNT-P(MMA-b-St),对碳纳米管进行改性。采用直接共混法制备碳纳米管/水性聚氨酯纳米复合材料。通过红外光谱(FT-IR)和透射电镜(TEM)对嵌段共聚物的结构进行了表征。碳纳米管加入对乳液成膜性影响不大。热失重分析(TGA)和力学性能测试结果表明,当改性后的碳纳米管含量为聚氨酯固体份的0.75%时,复合材料的热稳定性、拉伸强度和断裂伸长率均较聚氨酯有所提高。     

Effect of pyrene-modified multiwalled carbon nanotubes on the properties of epoxy composites

The block polymer of poly(styrene-b-pyrene) (PS-b-PAH) containing pyrene units was successfully applied on the surface of multiwalled carbon nanotubes (MWNTs) and the properties of nanocomposites were enhanced. The morphology of the modified MWNTs was characterized by transmission electron microscopy (TEM), and the results showed that PS-b-PAH helped effectively the MWNTs to disperse well in epoxy matrices, and these dispersed MWNTs were stabilized by the pyrene modifier. The mechanical properties of the composites, such as impact toughness and flexural strength, and the electrical conductivity of the nanocomposites, are improved significantly after the treatment of the MWNTs using PS-b-PAH. The results show that the mechanical and electrical properties of the modified MWNTs/epoxy composites with PS-b-PAH are obviously superior to those of pristine MWNTs/epoxy composites. The enhanced interfacial interactions lead to good dispersion of MWNTs in epoxy matrices, thus enhancing the mechanical and electrical properties of the nanocomposites.     

酸处理碳纳米管/PBO复合材料的制备与表征

用原位聚合法成功地制备了碳纳米管/聚对苯撑苯并双口恶唑(PBO)复合材料。用FT-IR、XPS、SEM和AFM对碳纳米管和所制备的复合材料进行了表征,结果表明,碳纳米管的酸处理效果好,表面含有C-O、COOH等极性官能团;复合材料中碳纳米管在聚合物基体中分散均匀,两相界面间存在较强的作用力。     

聚丙烯接枝马来酸酐修饰碳纳米管增强聚丙烯复合材料的制备及性能

采用混合溶剂的溶液法技术,对聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)包覆碳纳米管(MWNTs)与聚丙烯(PP)纳米复合材料的电学和力学性能进行了研究。PP-g-MAH包覆MWNTs在二甲苯溶液中呈现良好的分散性,红外结果表明,酸化碳纳米管后表面官能团如羟基、羧基与马来酸酐发生氢键作用。场发射扫描电镜(FESEM)也证明了PP-g-MAH修饰MWNTs在PP基体中分散良好,并且相容性也得到了明显改善。复合材料的拉伸强度和电导率都有较大的提高,其中导电性相比未处理碳管/聚丙烯提高了两个数量级。     

Electroactive shape memory polymer based on optimized multi-walled carbon nanotubes/polyvinyl alcohol nanocomposites

The development of shape memory polymers (SMPs) has gained remarkable attention due to their wide range of applications, from biomedical to electromechanical. In this work, we have developed and optimized an electroactive SMP based on polyvinyl alcohol/multi-walled carbon nanotubes (PVA/MWNTs) composites. When a constant voltage of 60 V was applied to the optimized sample, the polymer shape could be recovered to the original form within 35 s. Different weight fractions of MWNT/PVA composites were prepared by using a simple solution blending and transitional solution casting method, and their microstructures, electrical conductivities, thermal conductivities, and electroactive shape memory properties were investigated. According to our systematic analysis, the enhanced performance can be attributed to the reinforcement of MWNTs that led to the improved electrical and thermal conductivities of the PVA matrix.     

碳纤维-AlN/聚醚醚酮复合材料的制备与性能

以聚醚醚酮(PEEK)为基体树脂、碳纤维(CF)和氮化铝(AlN)为填料,通过模压成型的方法制备了抗静电耐热型CF-AlN/PEEK复合材料。采用高阻计、导热系数测定仪、热失重、差示扫描量热仪和SEM研究了CF-AlN/PEEK复合材料的抗静电性能、热性能、力学性能以及降温速率对复合材料性能的影响,并探讨了后期热处理对力学性能的影响。结果表明:当CF和AlN的质量分数均为10%时,CF-AlN/PEEK复合材料的性能较优,其表面电阻率达到108 Ω,比PEEK的表面电阻率提高了6个数量级;导热系数为0.418 W·(m·K)-1,初始分解温度高达573℃;拉伸强度提高了40.4%;降温速率越低,复合材料的熔点越高;后期热处理会影响CF-AlN/PEEK复合材料的力学性能,在270℃下热处理2 h,其拉伸强度可达146 MPa,表明在生产过程中,加工温度是影响复合材料性能的因素之一。      

PBO纤维研究进展

介绍了一种高性能有机纤维——聚对亚苯基苯并双噁唑[（poly(P-phenylene-2,6-benzobisoxazole)简称PBO]的制作、应用及结构与性能间的关系。先进的纺丝技术及高度取向的刚性分子结构使PBO纤维具备优异的力学性能(E拉＝280GPa)及热学性能，从而作为超级纤维有巨大的应用潜力。同时还简述了PBO纤维复合材料的研究现状及存在问题。     

PAPy/MWNTs复合材料的制备及其导电性能研究

通过原位化学氧化聚合法制备了聚3-乙酰基吡咯(PAPy)/多壁碳纳米管(MWNTs)复合材料。利用FT-IR、1 H-NMR、XRD、FE-SEM、FE-TEM、TGA等方法对单体和复合材料进行了结构和性能表征。红外光谱显示PAPy与MWNTs间并没有发生化学反应,MWNTs仅作为3-乙酰基吡咯(APy)单体聚合的模板。FE-SEM与FE-TEM分析表明,PAPy仅涂覆在MWNTs的外表面,涂覆厚度取决于APy与MWNTs间的质量比。热重分析表明,MWNTs可以提高PAPy/MWNTs复合材料的热稳定性。利用四探针法对样品进行了电导率测试,发现通过MWNTs与PAPy复合,可以显著地提高复合材料的导电性,并通过控制投料比,可以使复合材料的电导率接近MWNTs的电导率。