高导热聚合物基纳米复合材料的研究进展

综述了以纳米粉体、纳米纤维和碳纳米管(CNT)等为填料的高导热型聚合物基纳米复合材料的研究进展,并介绍了其导热机制和导热理论模型。最后,提出了高导热型聚合物基纳米复合材料中存在的问题,并对其发展方向进行了展望。     

MSU-J及有机化修饰对PMMA杂化材料力学性能和热性能的影响

采用蠕虫状介孔SiO2(MSU-J)和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷后嫁接法有机化修饰的MSU-J-G,与MMA原位聚合制备具有三维纳米网络结构的MSU-J/PMMA和MSU-J-G/PMMA杂化材料。研究了杂化材料的微观结构、力学性能和热性能。结果表明:杂化材料中MSU-J及MSU-J-G保持原有的蠕虫状介孔结构,且近90%孔道被PMMA填充。MSU-J或MSU-J-G质量分数为7%时,两类杂化材料的性能最优,相对于纯PMMA,其拉伸强度和模量分别提高了38.9%和40.2%(MSU-J)以及46.7%和39.5%(MSU-J-G),断裂伸长率及冲击强度略有下降。杂化材料的热分解温度(Td)及玻璃化转变温度(Tg)也得到了改善。相对于MSU-J,MSU-J-G在PMMA中分散更均匀,对于杂化材料的力学和热性能改善效果更佳。     

多形貌周期性介孔有机硅的合成和表征

采用低温水热合成法,通过改变2种硅源物质的量比合成了一系列周期性介孔有机硅(PMOs)。通过XRD、TEM、SEM和N吸附-脱附物理吸附仪等方法对其结构进行了2表征。结果表明,通过改变硅源1,2-双-三乙氧基硅基乙烷(BTESE)的物质的量比,可获得宏观形貌从六面体变化到纳米空心小球的一系列PMOs。当物质的量比为0.2和1时,可以制备出具有六面体和空心小球宏观形貌的PMOs。     

八环氧基笼型倍半硅氧烷/EP杂化材料的制备及性能研究

以三乙烯四胺(TETA)为固化剂,采用共混法制备八环氧基笼型倍半硅氧烷(G-POSS)/环氧树脂(EP)杂化材料。研究了环氧基POSS含量对杂化材料的固化反应、介电性能、力学性能及热性能等影响,并对杂化材料的微观相态结构进行了表征和分析。结果表明,G-POSS的引入提高了EP的反应活性,制备的杂化材料透明性良好,力学性能、介电性等都有所提高;且当m(G-POSS)m∶(EP)=20 1∶00时,杂化材料的介电性能、力学强度和刚性提高较为明显,且其断面形貌呈韧性断裂。其拉伸强度为67.8 MPa、断裂伸长率为3.44%、弯曲强度为116.7 MPa,与纯EP相比,分别提高了83.20%、320.13%、49.17%。     

交联网状结构POSS/PMMA纳米复合材料的研究

采用八甲基丙烯酰氧丙基POSS通过原位聚合法制备了交联网状结构的POSS/PMMA纳米复合材料,并采用FT-IR、XPS、SEM、TG、DSC等方法对其结构和性能进行表征。结果表明,POSS/PMMA纳米复合材料具有交联网状结构;POSS的加入对PMMA可见光的透过性无影响;当POSS的摩尔分数为0.6%时,相对于PMMA,复2合材料的拉伸强度和模量分别提高了24.7MPa和0.89GPa,冲击强度提高了6.2kJ/m,弯曲强度和模量分别提高了19.7MPa和1.71GPa,断裂伸长率略有降低。复合材料的热稳定性和T有所提高,但初始分解温度略有下降。g     

三乙烯四胺固化有机蒙脱土/环氧树脂复合体系的研究

以三乙烯四胺作为EP(环氧树脂)的常温固化剂制备EP/OMMT(有机蒙脱土)/三乙烯四胺纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)法,差示扫描量热(DSC)法等手段研究了不同配方对EP/OMMT/三乙烯四胺固化体系的凝胶时间、力学性能、热性能及OMMT的插层剥离行为等影响。结果表明:对EP/OMMT/三乙烯四胺复合材料而言,90~120℃固化体系的OMMT剥离与插层效果优于室温固化体系;当固化温度为120℃时,EP/OMMT/三乙烯四胺复合材料的耐湿热性能和弯曲强度均优于常温固化体系;EP/OMMT/三乙烯四胺复合材料经常温固化24 h后,其冲击强度比纯EP体系提高了7%~12%。     

介孔SBA-15有机化修饰对PMMA杂化材料力学性能的影响

采用硅烷偶联剂对SBA-15进行了有机化修饰(即:SBA-15-G),利用在位分散聚合法制备了SBA-15/PMMA和SBA-15-G/PMMA杂化材料,研究了SBA-15和SBA-15-G在PMMA基体中的介观有序性和分散性以及对杂化材料的力学性能的影响规律。结果表明有机化修饰使SBA-15孔容、孔径和比表面积减小,表面亲油性提高;SBA-15和SBA-15-G在基体中仍保持长程有序结构;有机化修饰改善了SBA-15在基体中的分散性和与基体的界面结合,显著增强了杂化材料的力学性能。当SBA-15-G为4%时,杂化材料的拉伸强度和模量分别提高了45%和40.4%,当SBA-15-G为2%时冲击强度达到最大,比基体提高了36.6%。,     

EP/有机化蒙脱土纳米复合材料的制备与性能研究

采用插层聚合法制备了环氧树脂/有机化蒙脱土(EP/OMMT)纳米复合材料。利用红外光谱(FT-IR)法和X射线衍射(XRD)法对OMMT结构进行了分析,并探讨了OMMT含量对不同纳米复合材料的结构、热性能和力学性能等影响。结果表明:经EP插层后,OMMT的层间距变大,并且发生了比较完全的剥离行为;OMMT的引入可有效提高不同纳米复合材料的热变形温度和玻璃化转变温度(前者提高了14～29℃,后者提高了2～27℃),并且其力学性能和耐湿热性能均优于纯EP体系。     

低介电常数的介孔SiO2/PMMA杂化材料的研究

为降低PMMA的介电常数,同时提高其力学性能和热性能,利用原位分散聚合法以二维六方孔结构SiO2(SBA-15)和蠕虫状孔结构SiO2(MSU-J)为填料制备了PMMA杂化材料.采用XRD、FT-IR、SEM、TEM和DSC等方法研究了杂化材料的微观形貌特征、介电常数、力学性能和热性能.结果表明:含质量分数7%有机化修饰的SBA-15或MSU-J的PMMA杂化材料介电常数由2.91分别降至2.68和2.56;且在较宽范围频率下杂化材料的介电常数稳定.这主要是由于介孔孔道储存空气(κ=1)、界面间隙及大的粒径带来的自由体积的引入降低了杂化材料的介电常数,同时也使杂化材料的力学性能和热性能得到显著提高.     

以一种新碳前驱体制备有序介孔碳及其表征

分别采用两亲性三嵌段共聚物F127、P123以及F127/P123复合物为模板剂,线性酚醛树脂/六亚甲基四胺固化物为碳源,利用有机-有机自组装法制备了具有二维六方结构和蠕虫状结构的介孔碳材料。采用FT-IR、XRD、TEM、低温N2吸附/脱附、TG和元素分析等方法表征了介孔碳的结构,研究了不同的模板剂对介孔碳结构的影响。结果表明,以F127为模板剂制备的介孔碳具有规则的二维六方结构,其比表面积、微孔表面积、孔容、孔径和孔壁厚度分别为670m2/g、368m2/g、0.40cm3/g、3.2nm和4.5nm。以P123为模板剂制备的介孔碳具有蠕虫状结构,其比表面积、微孔表面积、孔容和孔径分别为506m2/g、251m2/g、0.27cm3/g和3.0nm。以F127/P123复合物为模板剂制备的介孔碳的孔径相对于单一模板剂有所提高,其比表面积、微孔表面积、孔容和孔壁厚度均随着复合模板剂中F127质量分数的降低而降低。