抗菌抗静电型PP/CB复合材料的制备及性能研究

通过熔融共混制备抗菌及抗静电型PP/CB复合材料,研究了抗菌剂(美灵康乐)、抗静电剂(导电炭黑)对PP/CB复合材料的抗菌性能、电性能和力学性能的影响。结果表明,质量分数为0.8%抗菌剂在PP基体中分散均匀,力学性能基体不受影响,对金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌等的抗菌率都在80%以上,表现出良好的抗菌性能。少量导电炭黑对PP/CB复合材料的力学性能具有一定的补强作用。当导电炭黑的质量含量为30%时,PP/CB复合材料的表面电阻降低至108Ω以下,达到了抗静电材料的要求。     

PMN/CB/PF/ⅡR复合材料制备及其阻尼性能

以丁基橡胶为聚合物基体,酚醛树脂为硫化剂,通过加入压电陶瓷和导电炭黑,制得了一种高阻尼宽温域的聚合物基压电阻尼复合材料(PMN/CB/PF/ⅡR)。系统研究压电陶瓷和乙炔炭黑含量、极化、外加交变应力大小及频率、聚合物共聚基体等因素对复合材料阻尼性能的影响。研究表明:在相同的外力条件下,当外力施加频率与复合材料模量相匹配,PMN质量分数为50%,炭黑为5%时,PMN/CB/PF/ⅡR复合材料的阻尼系数峰值tanδmax达到最大0.81,阻尼温域范围为-35~60℃,复合材料的阻尼性能最好。而且,极化过的样品比未极化的样品具有更高的阻尼峰值。     

原位聚合法制备炭黑/聚甲基丙烯酸酯导电复合材料

通过原位聚合法制备了炭黑/聚甲基丙烯酸甲酯(CB/PMMA)、炭黑/聚甲基丙烯酸丁酯(CB/PB-MA)和炭黑/聚甲基丙烯酸2-乙基己酯(CB/PEHMA)三种导电复合材料,研究了这三种聚合物基体对复合材料的导电性影响。结果表明:由于炭黑的阻聚作用,当复合材料的炭黑含量增加时,均聚物的数均分子量呈下降趋势,多分散性系数PDI变大。而且炭黑粒子表面发生了接枝聚合反应,这有利于炭黑粒子在聚合物基体中的分散。当聚合物基体的玻璃化温度Tg较高时,复合材料逾渗阈值较低。     

基于共凝聚PTFE/炭黑粒子复合材料的制备和性能

在不使用凝聚剂的情况下采用下压式机械搅拌方式使聚四氟乙烯(PTFE)乳液和炭黑(CB)共凝聚,得到颗粒大小均匀的PTFE/CB粒子,然后用冷压成型和高温烧结工艺制备PTFE/CB复合材料,研究了烧结温度和CB含量对PTFE/CB复合材料的力学性能、导电性能和结晶度的影响。结果表明,烧结温度为390oC时复合材料中形成了均匀分布的微纤结构,力学性能最好;CB的填充明显提高了PTFE的力学性能和导电性能,当CB含量(质量分数)为2%时复合材料的力学性能最佳,拉伸强度从19.1 MPa增加至27.3 MPa,断裂伸长率从420%增加到525%。CB含量提高到3%的PTFE/CB复合材料结晶度最大,且CB在PTFE基体中形成了导电网络,电导率出现"逾渗",PTFE/CB复合材料具有抗静电性能。     

含结晶水无机物在吸波材料中的作用

研究了含结晶水无机物和乙炔炭黑(CB)填充聚合物复合材料的吸波性能。结果表明,单纯填充含结晶水无机物的复合材料不具有吸波性能,填充CB的复合材料有良好的吸波性能;结晶水无机物和CB混合填充的复合材料的吸波性能优于单纯由CB填充的复合材料,在该复合材料中,结晶水无机物的含量影响材料的吸波性能;水合氧化铝(Al2O3.3H2O)和CB混合填充的复合材料的最大吸收衰减可达21.87dB。     

导电硅橡胶泡沫材料的制备与性能研究

在硅橡胶基体中添加碳系导电填料(CB、CNT),利用超临界CO2发泡技术,制备了CB/硅橡胶、CNT/硅橡胶以及CB/CNT/硅橡胶复合导电泡沫材料,研究了混料胶料的流变行为以及发泡前后复合材料电导率、电磁屏蔽效能的变化规律。结果表明,CB与CNT均会阻碍硅橡胶复合材料的初始交联,导电填料含量越多交联越迟缓。CB/CNT/硅橡胶复配体系中更容易形成导电通路,当CB/CNT(1∶1)总含量为8%(质量分数)时,硅橡胶复合材料的电导率可达10^-5 S/cm,其电磁屏蔽效能(EI)为14~26 dB。发泡后,硅橡胶复合材料的电导率及EI值均有所下降。     

具有超高介电常数的海绵/炭黑-硼酸盐/硅橡胶复合材料

通过浸渍法制备了密胺海绵(MS)/导电炭黑-硼酸盐(CB@B)复合物,并进一步真空灌注硅橡胶(SR)后制备了MS/CB@B/SR复合材料。使用XRD、SEM对复合材料的物相、微观结构进行表征并测试了其导电与介电性能、压敏特性和吸波性能。研究发现,CB@B复合物利用MS模板在复合材料内部构建了三维逾渗网络,其导电逾渗阈值为1.48%(体积分数),CB与B对提高复合材料性能具有显著的协同作用。随着CB浓度提高,复合材料的导电性和介电常数逐步提高,当CB浓度为14 mg/mL时,复合材料的体积电阻率最低可达到6.7×10~4Ω·cm,介电常数在1 kHz时高达1.67×10~4,当样品厚度为3 mm时,在30.97 GHz处出现最低反射率(RL=-33.17 dB),吸波带宽(RL-10 dB)为5.38 GHz。当CB浓度为10 mg/mL时,复合材料的电阻和介电常数还表现出较高的压缩应变灵敏度。     

模板法制备MoSi2/竹炭复合材料及吸波性能

以竹材炭化的多孔竹炭(BC)为模板,金属间化合物二硅化钼(MoSi_2)为吸收剂,采用包埋硅(Si)粉固相烧结工艺制备MoSi_2/BC多孔复合吸波材料。利用XRD、SEM和矢量网络分析仪对MoSi_2/BC复合材料的物相组成、显微结构、介电和吸波性能进行表征。结果表明:在氩气(Ar)保护气氛下,1450℃烧结制备的MoSi_2/BC复合材料主要含物相MoSi_2、SiC及无定型碳。BC基体孔隙内除分布有MoSi_2外,还布满排列无序、尺寸长短不一、相互交叉呈网状的碳化硅晶须(SiC_W),SiC_W的存在可有效提高复合材料电磁波吸收性能。在8.2～12.4GHz频率范围内,与环氧树脂混合后,复合材料反射率随MoSi_2/BC含量增加而逐渐减小。MoSi_2/BC含量为50%(质量分数)时,随试样厚度增加反射率降低,且最小反射率向高频方向移动;在11.87GHz处最低反射率为-13dB,反射损耗小于-10dB带宽约达1.0GHz,具有良好的吸波性能。     

凹凸棒粘土对炭黑/环氧复合材料电性能的影响

通过溶液混合法制备了凹凸棒(ATT)/炭黑(CB)/环氧树脂(EP)复合材料。使用紫外可见光光谱仪(UV-Vis)和Zeta电位测试仪对CB和(或)ATT在丙酮溶剂中的分散稳定性进行了研究。使用扫描电子显微镜(SEM)和电阻仪分别研究了不同填料比例以及含量对EP复合材料微观结构和电阻率的影响。结果表明,ATT的加入可以有效增强CB在溶剂中的分散稳定性并促进EP基体中导电网络的形成。当CB与ATT质量比为5∶1时,复合材料的电阻率比不添加ATT时下降了2个数量级;其渗流阈值(1%)(质量分数,下同)小于具有相同填料含量的CB/EP复合材料(1.8%)。最后探讨了ATT对CB/EP复合材料电性能影响的可能机理。     

炭黑对苯乙烯-丙烯腈共聚物/聚己内酯复合材料流变、力学及电学性能的影响

以苯乙烯-丙烯腈共聚物/聚己内酯(SAN/PCL)复合材料为基体,导电炭黑(CB)为填料,采用熔融共混的方法制备了SAN/PCL/CB纳米复合材料。考察了CB含量对SAN/PCL/CB纳米复合材料流变特性、力学性能、电学性能和微观形貌的影响。结果表明,CB的加入能够诱导体系发生相分离,随着CB含量的增加,SAN/PCL/CB纳米复合材料的储能模量曲线在低频区呈现明显的“第二平台”,表现出明显的凝胶化现象,凝胶点为6.5%。在凝胶点前后,SAN/PCL/CB纳米复合材料的力学和电学性能发生明显变化,表明力学和电学性能均与流变特性具有一定相关性。形态分析表明,CB的加入可有效降低分散相的尺寸,CB的团聚是产生流变逾渗的根本原因。     

HDPE/EVA/CB复合导电材料的研究

研究了HDPE/EVA/CB(炭黑)复合材料的导电性及正温度系数(PTC)特性,包括电阻-温度特性和电流-时间特性.发现在HDPE/CB复合材料中加入少量的EVA能降低室温电阻率、改善炭黑粒子的分散、增强PTC效应以及缩短材料的响应时间,并从基体的结晶性及炭黑在共混基体中分布的角度探讨了EVA组分对复合材料电性能影响的作用机理.     

羰基铁/聚苯乙烯复合材料的制备及微波吸收性能

采用热压法制备了羰基铁/聚苯乙烯复合材料。复合材料的结构、形貌和电磁性能分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和HP8510网络分析仪进行了研究。结果表明,随着羰基铁粉含量的增加,羰基铁/聚苯乙烯复合材料的复介电常数的实部ε′和虚部ε″、复磁导率的实部μ′和虚部μ″都呈现逐渐增大的趋势。羰基铁粉含量为75%(质量分数)的羰基铁/聚苯乙烯复合材料具有最好的电磁波吸收性能,其最小反射率在14GHz为-15dB,-10dB带宽达4.1GHz。     

CB/ABS连续导电介质吸波性能研究

通过热压方法制备了炭黑(CB)/ 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)连续导电介质吸波平板,研究了炭黑含量和厚度对CB/ABS连续导电介质介电常数和吸波效能的影响.结果表明炭黑/ABS连续导电介质的介电常数和介电损耗角正切随炭黑含量的增加而增大;在炭黑含量达到20%(质量分数)时,复合平板的吸收峰值达到最佳,对应于其体积电阻率为105Ω·cm;复合平板的厚度增加有助于改善其吸波性能.修正的Rayleigh混合有效介电常数和广义反射率计算公式计算导电介质吸波性能有很好的实用性.     

压电陶瓷/CIIR复合材料的阻尼性能的研究

以氯化丁基橡胶(CIIR)及其互穿网络为基体,加入压电陶瓷PMN和导电炭黑CB制备PMN/CB/CIIR复合材料,系统研究其的阻尼性能的影响因素以及机理,以获得高介电常数和高阻尼性能的压电陶瓷/聚合物基复合材料,拓展其在介电材料和阻尼材料领域的应用。     

高电导率炭系复合高分子材料的研制

炭黑(CB)、石墨(C)、炭纤维(CF)炭系与基体树脂以特殊的工艺复合改性制得体积电阻率小于0.1Ω.cm的高导电高分子复合材料。研究了不同的复合体系(CB/PP)/SEBS、(PP/SEBS)/CB、(CB/SEBS)/PP及不同的配方与工艺获得的复合材料对导电性能的影响,结果表明,(PP/SEBS)/CB复合体系是最佳加工方式。采用扫描电镜(SEM)、力学性能测试等方法研究了炭系导电材料在PP/SEBS树脂中的分散机理及复合材料的力学性能。实验结果表明炭系复合组分含量为60%的PP/SEBS导电复合材料具有超高电导率、优良的力学性能和加工性能。     

Bi_2Te_3/炭黑复合材料的制备及热电性能

采用水热法合成Bi_2Te_3粉体,将炭黑(CB)与其掺杂制备不同比例的碲化铋/炭黑(Bi_2Te_3/CB)复合材料,研究复合材料的热电性能。同时采用TGA、SEM、XRD等分析方法表征Bi_2Te_3/CB复合材料的结构,探究微观结构与热电性能的关系。研究发现:室温下,CB的引入使Bi_2Te_3/CB复合材料的热导率大大降低(0.5957 W/(m·K)降到0.0888 W/(m·K));随着Bi_2Te_3含量的增加,复合材料的电导率、热导率均增大,Seebeck系数先增加后降低;当Bi_2Te_3含量为88.9%时,在558℃烧结10min所得的Bi_2Te_3/CB复合材料室温下热电优值ZT最大(ZT=0.21)。虽然ZT值未能达到应用价值,但是CB的添加为改善Bi_2Te_3材料的热电性能,尤其在降低材料的热导率方面,提供了新方法和新思路。     

芳纶纤维的紫外辐照改性及硅烷偶联剂二次改性EI北大核心CSCD

采用紫外辐照和硅烷偶联剂KH570二次接枝的方法对芳纶纤维表面进行改性,研究二次改性对芳纶纤维结构及性能的影响,并测试了改性芳纶纤维/炭黑/天然橡胶复合材料的力学性能。结果表明,经紫外辐照改性后,芳纶纤维表面产生活性官能团,为二次接枝提供反应活性点;KH570二次接枝改性后,纤维表面活性和表面粗糙度明显改善,并在其表面引入有助于提高粘合性能的活性官能团。整个改性过程简单、高效和安全。相比于未改性芳纶纤维/炭黑/天然橡胶复合材料(AF/CB/NR),紫外辐照-硅烷偶联剂二次改性芳纶纤维/炭黑/天然橡胶复合材料(KH570-UV-AF/CB/NR)的拉伸强度、100%定伸应力、300%定伸应力、撕裂强度和H抽出力分别提升了17.1%、24.7%、22.4%、48.7%和132.1%。     

静电纺丝法制备低渗流阈值聚酰亚胺/炭黑导电复合材料

原位聚合法得到聚酰胺酸(PAA)/炭黑(CB)聚合物溶液,通过静电纺丝、热亚胺化制备了聚酰亚胺(PI)/炭黑复合纳米纤维膜,经过热压加工工艺得到以炭黑为填料的聚酰亚胺基导电复合材料。扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了复合材料的微观形貌,通过LCR数字电桥、拉伸测试和热重分析(TGA)研究了复合材料的电学性能、力学性能与热稳定性。实验表明,PI/CB导电复合材料的渗流阈值为6%(质量分数);在渗流阈值时,材料的拉伸强度和断裂伸长率分别为93.9 MPa和68.9%,10%热失重温度为575.8℃。聚酰亚胺/炭黑导电复合材料表现出优异的力学性能和热稳定性能。     

芳纶纤维的紫外辐照改性及硅烷偶联剂二次改性

采用紫外辐照和硅烷偶联剂KH570二次接枝的方法对芳纶纤维表面进行改性,研究二次改性对芳纶纤维结构及性能的影响,并测试了改性芳纶纤维/炭黑/天然橡胶复合材料的力学性能。结果表明,经紫外辐照改性后,芳纶纤维表面产生活性官能团,为二次接枝提供反应活性点;KH570二次接枝改性后,纤维表面活性和表面粗糙度明显改善,并在其表面引入有助于提高粘合性能的活性官能团。整个改性过程简单、高效和安全。相比于未改性芳纶纤维/炭黑/天然橡胶复合材料(AF/CB/NR),紫外辐照-硅烷偶联剂二次改性芳纶纤维/炭黑/天然橡胶复合材料(KH570-UV-AF/CB/NR)的拉伸强度、100%定伸应力、300%定伸应力、撕裂强度和H抽出力分别提升了17.1%、24.7%、22.4%、48.7%和132.1%。     

高转变温度聚合物PTC材料的研究

研究了以尼龙12（PA12）为基体树脂，炭黑（CB）为导电填料的高转变温度聚合物正温度系数（P11C）材料。采用熔融共混方法制备了PA12/CB聚合物PTC复合材料，研究了炭黑种类、炭黑含量、炭黑表面改性等因素对PA12/CB复合材料PTC性能的影响。结果表明：Vxc305炭黑填充的PA12复合材料，当炭黑含量为30％时，PTC强度可达到105；炭黑表面改性能够抑制材料的NrC效应。