取向碳纳米管膜/氰基树脂复合材料的制备与性能强化机制

以浮动催化化学气相沉积法(FCCVD)碳纳米管(CNT)膜为原料,通过氰基树脂溶液浸渍法制备CNT预浸膜,然后采用热辅助牵伸和热压固化的方法制备高取向CNT膜复合材料。详细分析了热处理的温度和树脂溶液浓度对CNT预浸膜拉伸性能的影响,从而得到合适的热辅助牵伸工艺,并考察固化工艺对复合材料性能的影响。在此基础上,从浸润特性、CNT取向程度和层间剪切性能方面揭示CNT膜复合材料力学性能的强化机制。结果表明与传统CNT膜牵伸工艺相比,CNT预浸膜热牵伸工艺更有利于制备高取向CNT膜复合材料。热牵伸的温度和树脂溶液的浓度是制备高取向、低孔隙CNT预浸膜的关键因素。通过固化工艺的改变可有效调控氰基树脂的反应程度碳纳米管薄膜/氰基树脂复合材料的拉伸性能。经高温后固化处理后,CNT膜/氰基树脂复合材料的拉伸强度和模量分别高达2 748 MPa和302GPa。优异的树脂浸润特性、层间剪切强度以及高的CNT取向度使CNT膜复合材料中CNT更有利于协同承载,从而提高其力学性能。     

取向碳纳米管/环氧树脂复合薄膜制备及结构与性能表征

碳纳米管(Carbon nanotube, CNT)/环氧树脂(Epoxy resin, EP)纳米复合材料中树脂含量、分布、CNT取向及其与树脂间界面结合是制备高性能纳米复合材料的关键因素。为了探究树脂分布和CNT/EP复合材料性能之间的关系,采用浮动催化化学气相沉积法制备的CNT薄膜和EP为原料,通过浸渍、牵伸、清洗和热压固化工艺制备CNT/EP复合薄膜。利用聚焦离子束结合扫描电子显微镜定性表征树脂在复合膜中的分布状态。结果表明,随着树脂含量增加,树脂在复合薄膜表面富集程度增加。在最优工艺条件下制备的纳米复合材料中CNT含量为66.14wt%, 拉伸强度和拉伸模量达到1405 MPa和46.7 GPa。      

还原石墨烯复合材料的力学和电磁性能

采用水合肼对氧化石墨烯进行还原,获得2种含氧量不同的还原石墨烯(rGO),与双马来酰亚胺(BMI)树脂溶液混合并通过湿法预浸工艺制备碳纤维(CF)预浸料,采用热压成型工艺制备rGO-CF/BMI复合材料单向板。研究了rGO的还原程度及含量对复合材料力学性能、玻璃化转变温度及电磁性能的影响。结果表明:在较高温度下制得的rGO2比在较低温度下制得的rGO1具有更高的还原程度,rGO2在树脂中的分散性相对较差。当rGO1与rGO2的质量分数分别为0.1%和0.05%时,rGO1-CF/BMI复合材料和rGO2-CF/BMI复合材料的层间剪切强度分别达到最高,相对于CF/BMI复合材料均提高约14%,而弯曲性能和玻璃化转变温度基本不变。rGO2-CF/BMI复合材料的介电性能优于rGO1-CF/BMI复合材料,当rGO2的质量分数为0.1%时,在12.4~18.0GHz的频率范围内,rGO2-CF/BMI复合材料的介电常数实部较CF/BMI复合材料最高提高约6倍,介电损耗最高提高约3倍。在该频率范围内,rGO1-CF/BMI和rGO2-CF/BMI复合材料均呈弱磁性,对入射电磁波的作用为高反射、低吸收。      

碳纳米管及炭纤维协同强韧双马来酰亚胺树脂复合材料

采用氨基化碳纳米管(CNTs)强韧双马来酰亚胺树脂(BMI)基体树脂,制备碳纳米管/炭纤维(CNT/CF)协同增强BMI的三相复合材料。结果表明,乙二胺以共价键的形式接枝到了MWCNTs表面,MWCNTs-NH2表面的N元素质量分数达3.53%;质量分数为0.5%MWCNTs-NH2的三相复合材料的弯曲模量、弯曲强度及冲击强度分别为43.85 GPa、1 160.62 MPa和28.50 kJ/m2,与CF/BMI复合材料相比,分别提高了49.56%、17.41%和19.65%。     

还原氧化石墨烯/聚3,4-二氧乙烯噻吩∶聚苯乙烯磺酸柔性透明导电薄膜的制备及表征

采用HI整体还原法将原位聚合法制备出的氧化石墨烯/聚3,4-二氧乙烯噻吩∶聚苯乙烯磺酸(GO/PEDOT∶PSS)复合薄膜还原成还原氧化石墨烯/PEDOT∶PSS(RGO/PEDOT∶PSS)复合薄膜。通过X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜、四探针测试仪和紫外分光光度仪等手段对所制备材料的性能进行了表征。结果表明:当RGO掺杂量为15%(质量分数)时,RGO/PEDOT∶PSS复合薄膜综合性能最优,其方块电阻为0.25kΩ/□,透光率达到85.2%(λ=550nm),同时具有优良的导电性和柔性。     

气相二氧化硅改性热塑性聚酰亚胺薄膜的制备及性能

以4,4'-双(3-氨基苯氧基)联苯(4,3-BAPOBP)和均苯四甲酸二酐(PMDA)为单体,气相二氧化硅(Fumed SiO_2)为纳米粒子的前驱体,通过原位聚合法在N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中制备出SiO_2质量分数不同的热塑性聚酰亚胺(TPI)纳米复合薄膜。采用红外光谱仪、扫描电镜对复合薄膜的微观结构进行了表征,并对其力学和介电性能进行了测试和研究。结果表明,成功制备了亚胺化完全的TPI/SiO_2复合薄膜;SiO_2在基体中具有良好的分散性;适量添加SiO_2能够显著提高基体的力学和介电性能,且当其质量分数(下同)为6%时,复合薄膜的拉伸强度和击穿强度均达到最大值,分别提高了15%和22%;复合薄膜的介电常数随SiO_2质量分数的增加而单调递增,含15%SiO_2薄膜的介电常数在1k Hz时由3.5增加到了4.15。     

流化床化学气相沉积法制备CNT/Fe-Ni/TiO2及其光催化性能研究

以Fe-Ni/TiO2为催化剂,采用流化床化学气相沉积法(FBCVD)在TiO2表面原位生长碳纳米管(CNT),得到CNT/Fe-Ni/TiO2复合光催化剂.通过SEM、XRD、UV-Vis等方法表征其结构和性能,以亚甲基蓝溶液降解为模型考察其光催化性能.结果表明:Fe-Ni/TiO2催化剂在FBCVD过程中,镍主要起到了CNT生长催化活性位的作用;在生长CNT后的复合光催化剂中,比例较低的Fe3+主要作为电子俘获剂,抑制TiO2光生电子空穴的复合;Ni和CNT共同起到将电子迅速地从TiO2中导出,从而降低光生电子空穴复合几率的作用.三者的协同作用显著改善了TiO2的光催化性能.其中Fe和Ni掺杂量分别为0.25mol%和4.75mol%样品的光催化活性较高,生长CNT后得到的复合光催化剂对亚甲基蓝的降解效率较纯TiO2提高约70%.     

纳米Al_2O_3/聚酰亚胺复合薄膜的介电与力学性能

采用原位聚合与热亚胺化的方法,成功制备了一系列不同纳米Al_2O_3粒子质量分数的纳米Al_2O_3/聚酰亚胺(PI)复合薄膜。通过SEM、TEM、XRD、FTIR、LCR数字电桥、高压电源及电子万能材料试验机对纳米Al_2O_3/PI复合薄膜的微观结构、介电性能及力学性能进行了表征和测试。结果表明:纳米Al_2O_3粒子在均匀地分散在PI基体中;当纳米Al_2O_3粒子质量分数为8%时,纳米Al_2O_3/PI复合薄膜的击穿强度和拉伸强度均达到了最大值;纳米Al_2O_3/PI复合薄膜的介电常数随纳米Al_2O_3质量分数的增加而增加。     

耐高温碳纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料制备及性能

采用前原位聚合的热塑性聚酰亚胺(PI)改性4,4′-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(BDM)/4,4′-邻二烯丙基双酚A(DABPA)树脂体系,制备了一种耐高温的改性双马来酰亚胺(BDPI)树脂,研究了BDPI树脂的微观形貌和耐热性能;通过前原位自增强技术制备了T800H碳纤维/BDPI预浸料,通过SEM研究了T800H/BDPI预浸料表面形貌,评价了T800H/BDPI复合材料高低温力学性能和断面微观形貌。结果表明:BDPI树脂满足预浸料加工工艺要求,BDM微米颗粒均匀铺覆于T800H/BDPI预浸料表面,粒径分布为30~70 μm,BDPI树脂固化物的玻璃化转变温度(T_g)为367℃,5%热失重温度(T_d5)为452℃;T800H/BDPI单向复合材料0°拉伸强度、0°拉伸模量和层间剪切强度分别为2 440 MPa、148 GPa和107 MPa,280℃其力学性能保持率分别为66.4%、87.2%和44.1%。      

预聚合条件对密胺树脂相变微胶囊包覆效率的影响

通过改变预聚合条件制备了一系列密胺树脂相变微胶囊,采用扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TG)对其进行表征。探究了微胶囊包覆效率的计算方法,并结合SEM的测试结果,系统地研究了甲醛与三聚氰胺(F/M)摩尔比、预聚合时间和预聚体质量分数等因素对包覆效率(E_n)的影响。实验结果表明,采用DSC-TG联用的方法计算得到的E_n可以更准确地表征相变微胶囊的包覆情况。E_n随F/M摩尔比的增加和预聚合时间的缩短而增大,随预聚体质量分数的增加先增大后减小。当F/M摩尔比为2.5,预聚合时间为30min,预聚体质量分数为10%时,所制备微胶囊的E_n可以达到88.6%。     

前原位聚合法刚性体聚醚酰亚胺/BMI分子复合材料的制备及性能

采用前原位聚合法制备刚性聚醚酰亚胺/(BMI/RS)树脂分子复合材料.详细研究了刚性PEI/(BMI/RS)树脂体系反应性、工艺性和固化树脂的力学性能,并通过SEM对PEI/(BMI/RS)固化树脂的断口进行增韧机理分析.结果表明:前原位聚合PEI/(BMI/RS)树脂体系的增韧机理属于微裂纹-剪切带、微裂纹的偏移和支化共同作用机理.正是因为这种结构的产生,导致固化树脂具有良好的力学性能:刚性体PEI含量为5%时,其弯曲强度和冲击强度分别提高了16%和115%.     

PMMA/Cu碳纳米管复合材料热学特性实验

CNT的准一维中空特性和优异的长径比让其成为优异的导热材料。利用酸化的多壁碳纳米管,分别采用原位聚合和粉末冶金的方法制备MWCNTs/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),MWCNTs/铜(Cu),以及MWCNTs/Cu/PMMA复合样品。实验结果表明,1.3%(质量分数)MWCNTs/PMMA和1.3%(质量分数)MWCNTs/1.3%(质量分数)Cu/PMMA相比纯PMMA的导热率分别提高8%和29.14%;2%(体积分数)MWCNTs/Cu相比纯Cu的导热率提高8.47%。利用SEM图观察到MWCNTs分散在基底中,并从Raman光谱得到MWCNTs的G带和D带峰。     

SiO_2表面包覆改性钛酸钡/聚酰亚胺复合薄膜的制备与性能

以聚酰亚胺(PI)为基体,将聚酰亚胺与钛酸钡(BaTiO3)纳米粒子进行复合,采用原位聚合法制备BaTiO3/PI复合薄膜。为提高BaTiO3纳米粒子的分散性和表面性能,采用SiO2对BaTiO3纳米粒子进行表面包覆改性,并制备改性BaTiO3/PI复合薄膜。采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等对制备得到的改性BaTiO3进行了表征,测试了复合薄膜的介电性能。结果发现,SiO2与BaTiO3粒子间仅是物理包覆,没有新物质形成。测试频率为103 Hz时,质量分数为5%的SiO2包覆改性使复合薄膜的介电常数增大到21.8,介电损耗为0.00521,击穿强度为76 MV/m,储能密度为0.56J/cm3。研究表明,采用SiO2对BaTiO3改性使得复合薄膜的介电性能有所提高。     

抗静电碳系/聚酰亚胺复合薄膜的制备及表征

采用氧化石墨烯还原法制备了石墨烯(GR),同时采用混酸酸化法处理多壁碳纳米管(MWCNTs),以1%(wt,质量分数,下同)的GR和不同含量的酸化MWCNTs作为填料,通过超声搅拌分散-原位聚合法制得抗静电碳系/聚酰亚胺(GR-MWCNTs/PI)复合薄膜,并对复合薄膜的抗静电性能、热稳定性和力学性能进行表征。结果表明,2种碳系材料的添加可明显提高薄膜的导电性、机械性能和抗静电的效果,导电填料的添加对薄膜的热稳定性影响不大,在GR含量为1%,MWCNTs含量为2%时,在560℃时失重率约35%,电阻率为4.44×107Ω·cm,拉伸强度达到88.0MPa,断裂伸长率达到16.23%,拉伸强度和断裂伸长率分别比纯聚酰亚胺提高了122.4%和128.6%。     

纤维增强双马来酰亚胺材料

日本三菱人造丝公司已开发出一种纤维增强的双马来酰亚胺(BMI)树脂,其冲击强度有显著的提高。BMI 材料的耐热性很好,但其质脆,限制了它的应用领域。它在受到冲击时,很容易在各预浸层片之间产生应力集中,而逐渐产生层片剥落。过去一直采用在加工时向预浸层片之间加入微晶尼龙树脂或薄膜的方法来增加其冲击强度,防止层间分离。三菱人造丝公司将聚     

多壁碳纳米管/杂萘联苯聚醚砜酮复合材料的制备及性能

采用溶液共混及原位复合法制备多壁碳纳米管/杂萘联苯聚醚砜酮复合材料.通过扫描电镜观察材料的形貌,并对材料性能进行研究.对比两种方法,结果表明通过原位复合法制备,碳管在基体中有较好的分散和界面结合,其力学性能和导电性优于溶液共混法制备的复合材料.当碳管含量为3%(质量分数)时,原位复合材料的拉伸模量和强度分别为2.4GPa和107.6MPa,其体积电阻率达到1.0×106 Ω·cm,5%热失重温度提高了20℃.     

聚乙烯醇基分子筛涂布聚乙烯膜的制备与表征

目的通过调节包装内的湿度,以达到果蔬生长的适宜湿度环境,从而延缓新鲜果蔬的霉变及腐烂速率,延长其保质期,并降低产品损失率。方法将高吸水性树脂PVA与纳米分子筛均匀混合,配制成具有保湿功能的涂布溶胶,采用涂布法将该溶胶与包装基体材料PE相复合,得到一种具有防霉保鲜功能的新型食品包装薄膜。利用电子万能试验机、透氧测试仪、透湿测试仪等仪器测定该复合薄膜的力学性能、阻隔性和透湿性。结果 PVA纳米分子筛/PE复合薄膜在纳米粉体质量分数为1.0%左右时对薄膜物理性能的影响较低,且具有较高的保湿性能,其透气性系数相比未做涂布处理的基材PE大幅降低,透湿量下降20%。结论该复合薄膜在新鲜果蔬的运输、贮存等方面具有潜在的应用价值。     

多壁碳纳米管-细菌纤维素复合薄膜的制备及其力学性能

开发和利用绿色生物质材料能够降低石油基聚合物的消耗,但与单根细菌纤维素(BC)相比,BC薄膜表现出较低的力学性能,限制了其应用领域。为协同提高BC复合薄膜的强度和韧性,本文以BC为基体,通过对其碱处理、2, 2, 6, 6-四甲基哌啶-氮-氧化物(TEMPO)氧化处理得到TEMPO氧化的BC(TOBC),并引入羧基化多壁碳纳米管(CNT)作为增强体,采用真空抽滤技术制备出CNT-TOBC复合薄膜,着重探究了CNT的添加对TOBC薄膜力学性能和微观形貌的影响,并探讨其增强增韧机制。研究结果表明:当CNT的添加量为7.5wt%时,CNT-TOBC复合薄膜的力学性能最佳,其断裂应力、伸长率及韧性分别为174 MPa、10.83%和12.01 MJ·m?3,相比纯的TOBC薄膜分别提高了56.76%、144.47%和295.07%,这主要归因于CNT与TOBC间的氢键相互作用、CNT内在高强度及外在增韧机制。研究结果为提高复合材料的界面结合和力学性能提供了一种切实可行的方法,并进一步拓宽了TOBC在柔性电子衬底、智能包装等领域的应用。      

EGCG掺入聚乙烯醇/壳聚糖复合薄膜的制备与表征

为了研制一种综合性能更好的环境友好型活性包装材料,以聚乙烯醇和壳聚糖为基材,以表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）为改性剂,制备了含不同质量分数EGCG的PVA/CS/EGCG复合薄膜。利用紫外-可见分光光度计对复合薄膜紫外光屏蔽性进行表征分析;并对复合薄膜的厚度、色差、光透性、力学性能、抗氧化特性和抗菌活性进行测定。实验结果表明：EGCG的掺入降低了复合薄膜的亮度,使薄膜具有出色的紫外线阻隔性能;提高了复合薄膜的拉伸强度且保持了较高的断裂伸长率;DPPH自由基清除活性随着EGCG添加量的增加而明显提升,说明复合薄膜的抗氧化性显著增强;复合薄膜的抗菌性能得到显著提升,EGCG质量分数为5%的复合薄膜的抑菌率达到92.58%。     

离子液体改性氧化石墨烯/双马来酰亚胺复合材料的介电性能

通过Hummers法得到氧化石墨,超声剥离得到氧化石墨烯(GO),然后通过1-(2-氨基乙基)-3-甲基咪唑溴盐与氧化石墨烯反应得到改性氧化石墨烯(WGO),最后用原位聚合法将WGO与N,N-二氨基二苯甲烷型双马来酰亚胺(BMI)、O,O-二烯丙基双酚A(BA)的共聚物复合制备出BMI/BA/WGO复合材料。采用扫描电镜和原子力显微镜等测试方法对复合材料进行了表征,并对其介电性能进行了研究。结果表明,制备了性能优异的WGO,且WGO含量的增加提高了复合材料的介电常数和介电损耗,在WGO的质量分数为4.13%左右时出现渗流效应,BMI/BA/WGO复合材料的介电常数突增。1-(2-氨基乙基)-3-甲基咪唑溴盐可以明显改善GO在复合材料中的分散性,同时可提高材料的介电常数。