石墨烯/炭黑/天然橡胶复合材料的制备与性能研究

采用硅烷偶联剂KH570改性氧化石墨烯,并还原制备石墨烯。用机械共混的方法制备石墨烯/炭黑/天然橡胶复合材料,研究了石墨烯/炭黑/天然橡胶复合材料的力学性能、导热性能、磨耗性能以及复合材料的微观结构,并与炭黑/天然橡胶复合材料性能对比。结果表明,石墨烯添加1 phr石墨烯,石墨烯/炭黑/天然橡胶复合材料的裤形撕裂强度提升显著,提高了40%。老化前磨耗降低17.1%,老化后磨耗降低10.2%。添加了1.5 phr石墨烯,石墨烯/炭黑/天然橡胶复合材料导热系数提高了17%左右。     

聚合物基氧化石墨烯纳米复合材料研究进展

氧化石墨烯作为石墨烯的重要衍生物,原料来源广泛,制备过程简单,成本低廉,具有优异力学性能、耐磨性能以及吸附性能等,其还原产物具有优良的导电性能和导热性能等,是聚合物基纳米复合材料的理想填料。近年来,随着复合材料制备方法的不断革新,聚合物基氧化石墨烯纳米复合材料得到了快速发展,并在储能、阻燃等领域实现了规模化应用,有助于引领聚合物基氧化石墨烯纳米复合材料相关产品的进一步开发和应用。本文系统介绍了氧化石墨烯的改性方法,综述了聚合物基氧化石墨烯纳米复合材料的研究进展,展望了聚合物基氧化石墨烯纳米复合材料的发展前景。     

改性石墨烯/硅橡胶复合材料的力学性能

采用氧化还原法、以杨树叶为原料制备石墨烯,用硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷对石墨烯进行改性以制备改性石墨烯。通过机械共混法制备了改性石墨烯/硅橡胶复合材料,研究了改性石墨烯对硅橡胶力学性能的影响。结果表明,与未改性石墨烯相比,改性石墨烯可以在硅橡胶中更好地分散。当加入0. 1份(质量)改性石墨烯时,改性石墨烯/硅橡胶复合材料的力学性能最好,拉伸强度和扯断伸长率比石墨烯/硅橡胶复合材料分别提高了36. 2%和19. 4%,耐磨性能提高了57. 1%。     

原位自由基聚合法氧化石墨烯接枝聚氨酯的制备及其对EVA的改性研究

采用硅烷偶联剂KH570功能化氧化石墨烯(GO),再通过原位自由基聚合法在GO表面接枝聚氨酯(PU),得到GO接枝PU(GO-g-PU)复合纳米片,以其对乙烯-乙酸乙烯酯无规共聚物(EVA)进行改性。结果表明:GO-g-PU复合纳米片能均匀分散在EVA基体中,GO-g-PU/EVA纳米复合材料的物理性能与热稳定性能均优于EVA和GO/EVA复合材料。     

碳纳米管/氮化硼配比对聚乙烯复合材料性能的影响

以高密度聚乙烯为基体材料,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复合材料;研究了碳纳米管和氮化硼颗粒的配比和添加量时复合材料力学性能、导热率、流动性、耐热性的影响。结果表明:当碳纳米管和氮化硼的质量比为1:1时,复合材料导热率最高;当碳纳米管和氮化硼含量均为10%时,复合材料的导热率提高了62.64%(100℃)。     

PP/PP-g-MAH/GS–EDA纳米复合材料的制备及性能

采用聚丙烯(PP)接枝马来酸酐(PP-g-MAH)为增容剂,通过母料–熔融共混法制备了乙二胺(EDA)共价功能化改性石墨烯片(GS)(GS–EDA)掺杂的PP纳米复合材料。傅立叶变换红外光谱、X射线衍射和扫描电子显微镜、力学性能和熔体流动速率(MFR)测试表明,EDA已成功接枝于氧化石墨烯的表面;共混过程中,PP-g-MAH的酐基与EDA的氨基发生反应改善了共混体系的界面相容性;GS–EDA在母料–熔融共混过程中均匀分散于基体中;随着GS–EDA含量的增加,复合材料的拉伸强度先增大后降低,当GS–EDA质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度达到最大值,比PP/PP-g-MAH提高了18.9%,比纯PP提高了13.4%;随着GS–EDA含量的增加,复合材料的MFR先增大后降低,在GS–EDA质量分数为0.5%时达到最大值。     

不同无机纳米颗粒增强硬质聚氨酯的性能对比

采用原位聚合的方法制备了不同无机纳米颗粒(二氧化硅、二氧化钛、埃洛石纳米管、蒙脱土)增强聚氨酯复合材料,研究了不同无机纳米颗粒增强聚氨酯材料对力学性能和防水性能的影响以及纳米颗粒在基体中的分布情况。结果表明,四种无机纳米颗粒在不同程度上提升了硬质聚氨酯的力学性能,其中含有1%二氧化硅(SiO₂)和1%埃洛石纳米管(HNT)的聚氨酯基复合材料提升效果比较明显,相比于硬质聚氨酯,它们的拉伸强度分别提高了约14%和10%,断裂伸长率分别提高了约32.2%和29.7%;但是疏水性方面的提升效果并不显著。     

石墨烯包裹的PMMA微球改性环氧树脂的导热性

利用悬浮聚合法和改进Hummers法分别制得粒径为200~300 nm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球和氧化石墨烯,再用化学还原方法将氧化石墨烯包裹在PMMA微球上,最后利用氧化石墨烯包裹的PMMA微球对环氧树脂进行改性,制得低氧化石墨烯含量的高导热率环氧树脂复合材料。包裹氧化石墨烯的PMMA微球改性后的环氧树脂复合材料微观形貌测试结果表明,氧化石墨烯包裹的PMMA微球均匀分散在环氧树脂基体中;环氧树脂复合材料的导热性在氧化石墨烯含量为0.1%、0.3%、0.5%、0.7%和1%时,导热率分别由纯环氧树脂的0.19 W/(m·K)提高到0.52、0.99、1.22、1.33和1.42 W/(m·K)。     

石墨烯/热塑性聚氨酯薄膜的制备及性能

采用热还原的方法由氧化石墨烯(GO)制备得到还原石墨烯(RGO),并将两种石墨烯与热塑性聚氨酯(TPU)复合制得纳米复合材料薄膜。进而考察了两种纳米复合材料薄膜的导电、导热及力学性能。结果表明:在TPU中加入GO能够得到高导热、低导电的纳米复合材料,而加入RGO则得到高导热、高导电的纳米复合材料;同时,GO和RGO的加入,均能显著提高TPU的拉伸强度和模量。     

氧化石墨烯/氯丁橡胶复合材料的制备及性能研究

通过乳液复合方法制得氧化石墨烯/氯丁橡胶纳米复合材料。研究氧化石墨烯/氯丁橡胶复合材料的硫化特性,力学性能,动态力学性能,耐磨性能。采用扫描电镜研究氧化石墨烯和无机填料在橡胶基体中的分散性。结果表明,氧化石墨烯在氯丁橡胶中具有良好分散性以及改善其他无机填料的分散性,氧化石墨烯的加入可以明显改善加工安全性,提高氯丁橡胶的力学性能,提高氯丁橡胶储能模量及耐磨性。当氧化石墨烯填充量为5phr时,氧化石墨烯/氯丁橡胶的综合性能最佳。     

聚合物/BN导热复合材料研究进展

与其他导热无机粒子相比,氮化硼粒子具有的独特结构及良好的热、电综合性能,是制备高导热、高绝缘聚合物的一类重要导热绝缘填料。综述了微、纳米氮化硼粒子填充导热聚合物的研究进展,重点讨论了氮化硼粒子的物理性能、表面改性、结构及用量等对聚合物导热、绝缘及力学性能的影响。与微米氮化硼相比,氮化硼纳米管及纳米片增强的聚合物具有高导热、高电击穿强度、高绝缘电阻、低介电常数及介电损耗、良好的力学性能。解决导热聚合物高导热与高电击穿强度间的矛盾是聚合物/氮化硼导热复合材料未来发展的方向。     

GO表面原位生长CNTs改善聚丙烯导热复合材料分散与界面形态

二维结构氧化石墨烯(GO)纳米片在高分子导热复合材料领域有良好应用前景,但常受限于片层间相互作用过大导致的局部团聚,不利于力学性能和导热性能的提高。借助GO纳米片表面和边缘提供的大量活性位点以吸附铁基催化剂,进而通过微波辅助合成方法在GO表面原位生长碳纳米管(CNTs)的策略,在数分钟内合成具有三维多层次结构的纳米杂化体(GO-CNT)。通过常规熔融共混方法,可获得GO-CNT在聚丙烯(PP)基体中良好剥离与均匀分散形态,明显不同于GO/PP复合体系中严重的局部团聚现象。均匀分散的GO-CNT对PP复合材料的力学性能和导热性能提升效果显著：在3%(质量分数)含量下,复合材料的屈服强度和热导率分别达到了38.0 MPa和0.76 W/(m·K),较纯PP增幅分别为20%和230%,明显优于传统GO改性复合材料。本研究为解决纳米片状填料在导热复合材料中的应用瓶颈提供了可行的结构设计策略和复合材料制备方法。     

不同粒径氮化硼填充环氧树脂/玻璃纤维

以聚砜改性环氧树脂为基体,通过高温模压制备了环氧树脂/玻璃纤维/氮化硼复合材料,研究了不同粒径及不同氮化硼导热粒子用量对复合材料导热性能、力学性能和电性能的影响。结果表明,大粒径粒子有利于复合材料力学性能的提高,小粒径有利于导热性能的提高;随着氮化硼用量的增加,复合材料的导热性能升高,力学性能呈现先增后降趋势,当氮化硼用量为10 %（质量分数,下同）时,复合材料的冲击强度和弯曲强度均达到最佳,当氮化硼用量为20 %时,复合材料仍保持较好的电性能。     

氮化铝/氧化石墨烯对环氧树脂胶黏剂导热性能的影响

使用硅烷偶联剂KH-560对氮化铝进行了表面改性,并以其为导热填料,环氧树脂为基体,制备了氮化铝/环氧树脂导热胶黏剂。采用FTIR、SEM、TG、热常数分析仪对导热胶黏剂进行了表征。结果表明:改性后硅烷偶联剂分子成功接枝在氮化铝表面。改性后,氮化铝与环氧树脂的界面粘结力增强,热稳定性和导热性均得到明显改善。当氮化铝质量为导热胶黏剂质量的70%时,改性氮化铝/环氧树脂热胶黏剂的导热系数为2.24W/(m·K),而未改性氮化铝/环氧树脂的导热系数仅为1.73W/(m·K)。为进一步提高其导热性能,制备了改性氮化铝/氧化石墨烯/环氧树脂导热胶黏剂,当改性氮化铝和氧化石墨烯的质量分数分别为50%和3%时,导热胶黏剂导热系数为3.05 W/(m·K)。     

聚氨酯弹性体/纳米SiO2复合材料的力学性能研究

采用预聚体的方法制备了聚氨酯弹性体(PUE)/纳米SiO2复合材料,通过AJ(OH)3对纳米SiO2表面改性以及超声波分散的方法来提高纳米SiO2在PUE基体中的分散性,并考查了表面处理前后的纳米SiO2对PUE/纳米SiO2复合材料力学性能的影响.结果表明:改性后的纳米SiO2能均匀分散于PUE基体中,复合材料的力学性能明显提高;纳米SiO2的用量对PUE/纳米SiO2复合材料的力学性能影响较大,并且当纳米SiO2的质量分数为2%和3%时,复合材料的拉伸强度和撕裂强度分别达到最大.     

水性聚氨酯/石墨烯柔性导电复合材料制备及性能

针对石墨烯在与聚合物基体复合中出现的难以均匀分散、易出现团聚的问题,通过采用不同的分散剂对石墨烯进行非共价键功能化改性,选取最佳分散剂,以制备稳定的石墨烯分散液。通过溶液共混法和流延浇铸法将石墨烯均匀分散在水性聚氨酯（WPU）基体中,制备了WPU/石墨烯柔性导电复合材料。溶剂分散效果及吸光度测试结果显示,聚乙烯醇（PVAL）水溶液对石墨烯的分散能力强,制备的石墨烯分散液较为稳定,且PVAL水溶液的最佳质量分数是15%,其吸光度达到2.943;导电性能测试结果发现,石墨烯含量为WPU质量的2%时,WPU/石墨烯柔性导电复合材料综合性能较好,其电导率为2.6×10^-7 S/m,并在此基础上,考察发现WPU∶PVAL水溶液质量比为80∶20时,复合材料的拉伸强度较未加分散剂的增加了116%,电导率为4.5×10^-5 S/m,较未加分散剂的增加了5个等级;扫描电子显微镜结果表明,加入PVAL水溶液后,石墨烯能均匀地分散在WPU基体中,表明PVAL水溶液对石墨烯具有良好的分散作用。     

不同粒径氮化硼填充环氧树脂/玻璃纤维绝缘导热复合材料的研究

以聚砜改性环氧树脂为基体,通过高温模压制备了环氧树脂/玻璃纤维/氮化硼复合材料,研究了不同粒径及不同氮化硼导热粒子用量对复合材料导热性能、力学性能和电性能的影响。结果表明,大粒径粒子有利于复合材料力学性能的提高,小粒径有利于导热性能的提高;随着氮化硼用量的增加,复合材料的导热性能升高,力学性能呈现先增后降趋势,当氮化硼用量为10%(质量分数,下同)时,复合材料的冲击强度和弯曲强度均达到最佳,当氮化硼用量为20%时,复合材料仍保持较好的电性能。     

氧化铝/环氧树脂/聚氨酯导热复合材料的制备及表征

采用硅烷偶联剂KH550对氧化铝表面进行改性,并以改性氧化铝为导热填料,以环氧树脂为基体树脂,自制的聚氨酯预聚体为柔性改性剂,制备了氧化铝/环氧树脂/聚氨酯导热复合材料。采用红外光谱对KH550改性氧化铝的结构进行了表征,探讨了影响复合材料热导率的主要因素,研究了改性氧化铝用量对复合材料力学性能的影响,并利用扫描电镜对复合材料的微观结构进行了观察。结果表明,KH550已通过化学键接枝在氧化铝表面。随着KH550改性氧化铝用量的增加,复合材料的拉伸强度逐渐增大,而导热率和断裂伸长率呈现先上升后下降的趋势。当改性氧化铝的用量为150 phr时,复合材料的导热率达到最大值0.66 W/(m·K),拉伸强度和断裂伸长率分别为37.2 MPa和1.62%。随着m(PUA)/m(EP)的增大,复合材料的导热率相应下降,适宜的m(PUA)/m(EP)为15/85。     

FPU/AT纳米复合材料的合成及性能研究

凹凸棒土(Attapulgite,简称AT)经硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)表面改性后作为纳米填料引入到含氟聚氨酯(FPU)体系中制备含氟聚氨酯/凹凸棒土纳米复合材料(FPU/AT-KH550)。研究了AT在基体的分散效果、复合材料的热稳定性及动态力学性能。结果表明:0.5%添加量的AT能够在FPU体系内良好分散;AT的引入,使含氟聚氨酯的热稳定性和初始分解温度明显提高;动态储能模量升高;FPU分子链交联密度增加的同时还保留了氟元素(F)向FPU表面迁移的能力。     

PA66/POE-g-MAH/纳米高岭土三元复合材料的制备方法及性能

研究不同制备工艺对PA66/POE-g-MAH/改性纳米高岭土复合材料力学性能的影响以及POE-g-MAH分散相颗粒和改性纳米高岭土在PA66基体中的分散状况.结果表明:改性纳米高岭土的加入能有效提高复合材料的常温和低温冲击强度;母料法能较为均衡地提高不同纳米粒子添加量复合材料的常温冲击强度.亚微相态表明:改性纳米高岭土在基体中分散均匀.