稻壳源白炭黑/炭黑并用对天然橡胶协同补强作用研究

通过扫描电镜观察了稻壳源白炭黑(RHS)在天然橡胶(NR)交联体系中的分散,显示RHS作为刚性补强粒子微观呈纳米尺度均匀分布,这是补强作用的基础。依据非平衡态分子动力学原理,探究了RHS纳米粒子与炭黑(CB)对NR的协同补强作用机理。通过研究双相填料(RHS/CB)对NR协同补强作用,不同的RHS/CB比例对协同补强作用影响较大,适宜的用量比不仅提高物理力学性能,同时改善动态力学性能。     

乙烯基MQ硅树脂补强液体硅橡胶的力学性能

液体硅橡胶内聚能密度小、力学强度低,是限制其应用的主要障碍。文中通过正硅酸酯法,合成了一种相对分子质量及乙烯基含量可控的MQ硅树脂,并研究了其对液体硅橡胶的补强作用。研究结果表明,与传统白炭黑补强液体硅橡胶相比,乙烯基MQ硅树脂补强液体硅橡胶的力学性能更优异。当乙烯基MQ硅树脂质量分数达到15%时,液体硅橡胶的拉伸强度达到7.2 MPa,撕裂强度达到44.7 kN/m,断裂伸长率达到453%,Shore A硬度达到53。特别地,乙烯基MQ硅树脂与液体硅橡胶的相容性良好,乙烯基MQ硅树脂补强液体硅橡胶的透光率大于80%,完全符合LED封装对液体硅橡胶力学性能和透光率的要求。     

聚氯乙烯/氧化石墨烯薄膜的力学性能和热稳定性能

通过溶液共混法制备了氧化石墨烯(GO)分散均匀的聚氯乙烯(PVC)/GO纳米复合薄膜,研究了薄膜的力学性能和热稳定性能。结果表明,微量GO能大幅度提高PVC的模量和拉伸强度,且保持较高的断裂伸长率。在PVC中添加质量分数为0.12%的GO,PVC的拉伸强度提高63%,杨氏模量提高20%;添加量为0.60%时,PVC的拉伸强度提高125%,杨氏模量提高126%.添加GO还能提高PVC的起始分解温度、最大分解温度以及PVC的成碳量。GO片层具有较高的强度和模量、GO在高分子基体内的均匀分散、GO和PVC之间较强的相互作用、GO与PVC的层状结构,是其力学性能提高的主要原因.     

氧化石墨烯/铜基复合材料的微观结构及力学性能

采用球磨和真空热压烧结方法成功制备氧化石墨烯/铜复合材料。利用OM,SEM,XRD,显微硬度计和电子万能试验机等分析球磨后的复合粉形貌,研究氧化石墨烯添加量对复合微观结构及力学性能的影响。结果表明:制备的氧化石墨烯/铜基复合材料组织致密,氧化石墨烯以片状形态较均匀地分布在铜基体中,并与铜基体形成良好的结合界面。氧化石墨烯质量分数为0.5%时,复合材料的综合力学性能较好,显微硬度和室温压缩强度分别为63HV和276MPa,相对于纯铜基体分别提高了8.6%和28%。其强化机理为剪切应力转移强化、位错强化和细晶强化。     

疏水性白炭黑增强硅橡胶的工艺及力学性能研究

研究了疏水性白碳黑增强硅橡胶的混炼时间、可塑性、硫化性、力学性能.研究结果表明,采用疏水性白炭黑增强硅橡胶,缩短了胶料的混炼时间,降低了硫化胶的硬度和拉伸强度,提高了硫化胶的延伸率.     

氧化石墨烯对氢化二聚酸尼龙力学性能的影响

以氧化石墨烯为改性剂,氢化二聚酸、1,6-己二胺、聚醚胺D-230、己内酰胺为原料,通过原位聚合法合成氧化石墨烯增强氢化二聚酸共聚尼龙。力学性能测试结果表明:在共聚尼龙基体中,氧化石墨烯的质量分数为0.08%时,增强尼龙的拉伸强度为51.3MPa,断裂伸长率为457.3%,弯曲强度为36.3MPa,缺口冲击吸收功为84kJ/m2。热重分析和差示扫描量热分析结果显示:尼龙的分解温度和最后的残炭量也得到了提高。从扫描电镜对改性尼龙断面的观察可以看出,氧化石墨烯均匀分散在共聚尼龙本体中。与未添加氧化石墨烯的尼龙相比,氧化石墨烯对尼龙的增强作用明显。     

白炭黑表面特性及用量对苯基硅橡胶高频动态力学性能的影响

采用两种具有不同表面特性的白炭黑作为补强填料,基于固体流变仪和时温等效原理,研究了白炭黑表面特性及用量对苯基硅橡胶动态力学性能的影响,获得了白炭黑补强硅橡胶在低频宽温域(-80~25℃)和常温宽频域(1~106 Hz)范围内的动态力学性能。结果表明,白炭黑表面特性及用量对苯基硅橡胶的动态力学性能有明显的影响,在相同条件下,H2000补强苯基硅橡胶具有更高的阻尼因子,同时,在常温低频条件下,苯基硅橡胶的阻尼因子0.3,而在常温高频(103~106 Hz)范围内,苯基硅橡胶的阻尼因子随频率的增加而明显上升,最高可达到1.17。     

氧化石墨烯/聚乙烯醇复合材料的纳米压痕实验及力学性能

为了研究氧化石墨烯(GO)对聚合物基复合材料力学性能的影响,通过溶液混合法制备了GO/聚乙烯醇(PVA)复合材料。然后,采用XRD、TEM、FTIR、DSC和纳米压痕实验等研究了GO/PVA复合材料的结构、界面结合性能、力学性能、蠕变行为和吸水膨胀率。结果表明:GO可以均匀分散在PVA基体中,二者之间主要通过氢键作用结合,具有较高的界面结合力;与纯PVA相比,1wt% GO/PVA复合材料的硬度和有效弹性模量分别提高了28.9%和23.3%,压入蠕变深度下降了19.8%;GO/PVA复合材料具有较低的无限剪切模量与瞬时剪切模量比,表明GO提高了PVA的蠕变抗力;GO的添加同时增加了GO/PVA复合材料的阻水性并降低了膨胀系数。吸湿纳米压痕实验结果表明:纯PVA的力学性能会随吸湿时间延长而下降,而GO/PVA复合材料吸湿72h后的力学性能基本保持不变。所得结论为石墨烯增强聚合物基复合材料的研究提供了理论指导。      

球磨法制备氧化石墨烯/酚醛树脂原位复合材料的力学性能和动态力学性能

为了解决氧化石墨烯(GOs)的制备及在聚合物复合材料中的分散问题,文中采用球磨法制备GOs,通过原位聚合法制备GOs/酚醛(PF)原位树脂,通过辊炼、模压成型工艺制备GOs/PF原位复合材料。研究GOs添加量对酚醛复合材料力学性能和动态力学性能的影响,采用X射线衍射和Raman光谱对GOs结构和性能进行表征,采用凝胶渗透色谱、差示扫描量热分析和热重分析对原位树脂相对分子质量、固化性能和热性能进行表征,采用扫描电镜对复合材料的冲击断面进行形貌观察。结果表明,GOs添加量为0.25%时,GOs/PF原位复合材料的冲击强度、弯曲强度和储能模量相比纯酚醛复合材料分别提高了21.8%,13.8%和25.8%。扫描电镜结果表明,GOs/PF原位复合材料的断面上可见明显的片状GOs。     

氧化石墨烯复掺石墨烯对水泥砂浆力学性能的提升及机理研究

采用高温还原氧化石墨烯(GO)方法制备石墨烯(G),利用GO对G的助分散效果将G与GO同时掺入砂浆中(即复掺)以改善水泥砂浆力学性能。通过不同含量G与GO混合溶液的吸光度测试,研究了GO对G的分散作用,结果表明当G与GO浓度比(C_G/C_(GO))为4/5时,GO对G的助分散效果最佳。然后保持吸光度测试中C_G/C_(GO),研究了不同G含量对复掺的水泥砂浆抗折抗压强度的影响。研究表明同等掺量下,复掺GO与G更能增强砂浆的力学性能,C_G/C_(GO)在3/5,4/5时提升效果较优,且复掺GO与G对砂浆早期力学性能提升效果更明显;TG测试表明复掺水泥的水化速度快于单掺G水泥。微观测试研究表明GO与G同时掺入水泥,既可以发挥GO对G的助分散效果,又能对水泥起到协同增强作用,促进了水泥的水化,水化产物晶型更加规整。研究采用GO助分散G的方法,既可以发挥GO对G的助分散效果,又能对水泥起到协同增强功效。     

多壁碳纳米管/氧化石墨烯/硅橡胶复合薄膜湿敏性能研究

采用化学修饰的多壁碳纳米管(o-MWCNTs)与Hummers法制备的氧化石墨烯(GO)超声混合,加入室温硫化硅橡胶(RTV),利用溶液共混法制备具有湿敏特性的o-MWCNTs/GO/RTV复合薄膜。借助于透射电子显微镜(TEM)、红外吸收光谱(FT-IR)等分析手段分别对化学修饰的多壁碳纳米管及氧化石墨烯进行表征,并对基于o-MWCNTs/GO/RTV的复合薄膜的湿敏性能及湿敏机理进行了探讨。结果表明,混酸处理后的碳纳米管端口打开,侧壁和开端处产生羧基和羟基等官能团,有利于水分子的吸附,同时也有利于与GO表面的基团作用,形成三维的纳微米结构,提高了碳纳米管与硅橡胶基体的相容性,使所制备的o-MWCNTs/GO/RTV复合薄膜灵敏度提高。当相对湿度在23%~87%的范围,m(GO)∶m(o-MWCNTs)=1∶3时,o-MWCNTs/GO/RTV复合薄膜的湿滞为5%RH,灵敏度为0.3152/%RH,响应时间和恢复时间分别为4和27 s。     

石墨烯增强室温硫化硅橡胶复合材料的制备及力学性能

采用机械共混法制备了石墨烯(GNS)/室温硫化硅橡胶(RTV)复合材料。用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)和X射线衍射(XRD)对GNS的微观结构以及GNS在RTV硅橡胶基体中的分布情况进行了表征和分析,同时研究了GNS/RTV硅橡胶复合材料的力学性能。结果表明,石墨烯在基体硅橡胶中的分布较均匀,极少出现团聚现象;随着填料石墨烯含量的增加,复合材料的拉伸模量逐渐增大,拉伸强度和断裂伸长率均出现极大值后渐渐减少;当石墨烯的质量分数为0.925%时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均达最大值,分别为0.8387MPa和195.78%,比纯RTV硅橡胶提高了159.86%和55.32%;此时拉伸模量比纯RTV硅橡胶提高了157.44%。     

氧化石墨烯/碳纳米管协同改性环氧树脂的制备与性能

先用改进的水热法,经超声剥离制备氧化石墨烯(GO),并采用两相萃取法将制得的GO萃取到环氧树脂基体(EP)中;再用超声分散及热催化反应的方法将羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs)分散到甲基六氢苯酐(MHHPA)中,然后将GO/EP复合材料与MWCNTs/MHHPA混合制得GO-MWCNTs/EP复合材料。利用扫描电镜对该复合材料断面形貌进行表征,并进行了力学性能测试及动态力学分析测试。结果表明,复合材料的力学性能和热稳定性较纯环氧明显提高。当GO加入量为0.1%,MWCNTs含量为0.4%时,材料的冲击强度最高,强度值为84.22kJ/m2,提高了137%;拉伸强度提高了48.4%;断裂伸长率增加了97.9%。表明GO-MWCNTs对环氧树脂具有协同增强、增韧的协同效应。     

氧化石墨烯对热硫化硅橡胶耐辐照性能影响的研究

以氧化石墨烯(GO)为耐辐照填料,60Co为放射源,利用固体分析仪RSA G2对SiO2补强热硫化甲基乙烯基硅橡胶体系经历γ辐照前后的力学性能变化进行了对比研究,详细讨论了填料的添加对硅橡胶耐辐照性能的影响。同时,利用差示扫描量热仪(DSC)、热失重分析仪(TGA)对硅橡胶的耐辐照热学性能进行了探讨。实验结果与理论分析表明,氧化石墨烯在对硅橡胶体系协同补强的同时,对硅橡胶的耐辐照性能有明显的提升。在GO的保护下,硅橡胶辐照后的拉伸断裂强度、储能模量等主要力学性能,以及结晶温度稳定性等主要热学性能都展现出比未添加GO硅橡胶更好的稳定性,而高温热稳定性有一定但并不严重的损失。     

含硫硅烷偶联剂对天然橡胶/白炭黑复合材料力学性能及动态力学性能的影响

采用双(三乙氧基丙基硅烷)四硫化物(TESPT)、双(三乙氧基丙基硅烷)二硫化物(TESPD)和3-丙酰基硫代-1-丙基-三甲氧基硅烷(PXT)制备了天然橡胶/白炭黑复合材料。用扫描电镜(SEM)表征了白炭黑在橡胶中的分布形态。SEM表明,与TESPT和TESPD相比,PXT改性白炭黑在橡胶中分散最好,分布最均匀。力学测试表明,含TESPT的复合材料其定伸应力最大,而含PXT的拉伸与撕裂强度最大。利用橡胶加工分析仪对天然橡胶/白炭黑复合材料的动态力学性能分析表明,三种偶联剂改善了白炭黑的表面特性,大大减轻填料网络化,使储能模量、损耗模量和损耗因子减小,其中PXT的改性综合效果最好。     

氧化石墨烯/酚醛树脂原位复合材料的热性能和动态力学性能

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),通过超声分散与苯酚、甲醛进行原位聚合,将所得原位聚合树脂与其它填料一起通过辊炼、模压成型制备GO/酚醛树脂(PF)原位复合材料。研究GO含量对GO/PF原位复合材料的热性能、力学性能、动态力学性能、蠕变和应力松弛的影响,使用扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料的冲击断面形貌。研究结果表明,当GO加入量为1%时,GO/PF原位复合树脂的初始热分解温度比纯酚醛树脂(PF)提高了55.8℃;当GO加入量为0.25%时,GO/PF原位复合材料的冲击强度提高18.6%;当GO加入量为0.5%时,GO/PF原位复合材料的储能模量比纯PF复合材料提高78.3%,Tg提高了8.9℃。SEM观察发现,GO/PF原位复合材料的冲击断面凹凸不平,表明GO的加入能有效提高PF复合材料的力学性能。     

纳米铁-氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的制备及其力学性能

纳米铁和氧化石墨烯(GO)修饰壳聚糖(CS)复合材料对水体中重金属的优越吸附性能,在环保领域具有良好的应用前景.然而,不同含量纳米铁和/或GO修饰CS对复合材料力学性能的影响成果却十分有限.因此,以CS为聚合物基体、GO和FeCl3·6H2O为纳米填充物,采用溶液混合蒸发法制备了不同配比的纳米铁-氧化石墨烯/壳聚糖(F...     

氧化石墨烯的纳米修饰及其在硅橡胶中的应用

为了改善目前有机硅黏合剂的力学强度和黏合性能,以适应不断发展变化的工业应用新需求,设计制备了一种全新的功能性氧化石墨烯/SiO_2(GOS)复合填料,并制备了相应的GOS/室温硫化硅橡胶(RTV SR)复合材料。研究了GOS对硅橡胶复合材料力学性能的影响,并考查了硅橡胶复合材料对基材金属铝的黏合性能。首先采用正硅酸四乙酯和氧化石墨烯(graphene oxide,GO)为原料,用原位合成法将纳米SiO_2修饰到GO的片层上,制备了跨维度的新型功能填料GOS。然后在无溶剂条件下将GOS引入到硅橡胶基体中,经固化后制备了具有良好力学性能和黏合功能的硅橡胶复合材料。研究结果表明:在室温下即能实现SiO_2对GO的有效修饰,修饰后的GO更易于在硅橡胶中均匀分散,所得硅橡胶复合材料的力学强度和黏合性能均得到有效提升。     

氧化石墨烯/二氧化硅协同改性环氧树脂复合材料的制备及表征

以氧化石墨烯(GO)、硅溶胶、甲苯二异氰酸酯为原料,合成二氧化硅接枝氧化石墨烯(SiO2-g-GO)化合物,并用于改性环氧树脂制备SiO2-g-GO/环氧树脂复合材料。采用红外光谱(FT-IR)、广角X射线衍射(WAXD)、热重分析(TGA)、动态机械分析仪(DMA)及扫描电镜(SEM)对复合材料性能进行表征。结果表明,当SiO2-g-GO用量为5 phr,材料冲击强度提高到38.79 kJ/m2,是纯环氧树脂的2.2倍左右;同时,拉伸强度、弯曲强度及弹性模量分别提高了1.35倍、1.45倍、1.42倍。TGA及DMA研究表明,改性后复合材料的起始分解温度、最大分解温度、储能模量和玻璃化转变温度Tg分别比环氧树脂有明显的提高。冲击断面的SEM表明,SiO2-g-GO对环氧树脂固化物有明显的增韧效果。     

不同白炭黑含量的交替多层硅橡胶的制备与力学性能研究

采用多层共挤出技术成功制备了3,5,9,17,33,65和129层不同白炭黑含量的软硬交替多层硅橡胶材料,研究了交替多层结构对硅橡胶复合体系力学性能的影响规律。所制备的交替多层硅橡胶具有规则的二维连续层状结构,且随着层数的增加,拉伸强度和断裂伸长率均随之增加,抗压缩性能明显提高;与3层的硅橡胶试样相比,129层的硅橡胶的断裂伸长率和拉伸强度分别提升了42.5%和70.2%。