石墨烯协同Al_2O_3导热PA6的制备及性能研究

研究了石墨烯协同Al_2O_3导热PA6,考察石墨烯协同Al_2O_3作为导热材料不同配比对高导热PA6复合材料的力学性能、导热性能等性能影响以及热变形温度分析。实验结果表明:从材料的导热、机械性能及经济效益出发,当PA6/Al_2O_3/石墨烯为100/35/15时,导热PA6复合材料导热系数为2.14 W/(m.K),拉伸强度69.2 MPa,断裂伸长率3.7%,缺口冲击强度13.1 k J/m2,热变形温度86℃,综合性能最为均衡。     

超声辅助真空作用下石墨烯/PBS复合材料的制备及热性能

以石墨烯纳米片(GNPs)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为原料,利用自制的超声辅助真空实验装置进行熔融混合,通过调控超声振荡-真空灌注工艺制备了一系列GNPs/PBS复合材料。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)、维卡软化温度(VST)和Hot disk导热仪研究了PBS基复合材料的界面形态、结晶性能、热稳定性能、抗热变形性能和导热性能。结果表明:与纯PBS相比,当GNPs添加量达到0.5%、超声功率300 W时,GNPs/PBS复合材料的玻璃化转变温度、最大热分解温度、维卡软化点与导热系数分别提高了5.4℃、5.3℃、12.7℃与1 107.8%,而结晶度出现轻微降低。同时,对比超声功率研究结果发现,提高超声功率可以明显改善GNPs/PBS复合材料的热稳定性、抗热变形性和热导率,这是因为高功率的超声振荡提高了GNPs在PBS基体中的分散性。     

PP/SDBS复合材料的抗静电性能和力学性能研究

采用共混的方法制备了聚丙烯/十二烷基苯磺酸钠(PP/SDBS)复合材料,研究了SDBS用量对PP/SDBS复合材料抗静电性能和力学性能的影响。结果表明:SDBS能明显降低PP/SDBS复合材料的表面电阻和体积电阻,从而提高复合材料的抗静电性能;PP/SDBS复合材料的断裂强度和屈服强度随着SDBS用量的增加先提高后降低,在SDBS用量为0.5份时达到最大值;PP/SDBS复合材料的断裂伸长率和断裂功随着SDBS用量的增加逐渐下降。     

原位反应加工制备BN/PMMA/PP导热复合材料的性能研究

采用原位反应加工法和熔融共混法制备氮化硼(BN)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚丙烯(PP)复合材料,利用导热测试仪、动态热机械分析仪、维卡软化点测试仪以及扫描电子显微镜(SEM)对复合材料结构和性能进行了表征。实验结果表明,原位反应加工法制备的BN/PMMA/PP材料的导热性能明显高于普通熔融共混法所制备的材料,随着BN填充量的增加,BN/PMMA/PP材料的导热系数逐渐升高,当BN质量分数为15%时,原位反应加工法制备的BN/PMMA/PP复合材料的导热系数达到0.56 W/(m·K),比普通熔融共混的热导率提高了44%。当BN含量为5%时,原位反应加工法制备的BN/PMMA/PP复合材料的维卡软化温度达到最高104.2℃,并且复合材料的储能模量显著提高。导热填料BN的选择性分散有助于提高BN/PMMA/PP材料的导热性能、耐热性能和动态力学性能。     

石墨烯/聚氨酯复合热界面材料的制备与性能研究

采用原位聚合法,分别以氧化石墨烯(GO)和多层石墨烯为填料,制备了石墨烯/聚氨酯(PU)复合热界面材料。对比了两种石墨烯对聚氨酯弹性材料的补强作用,研究了GO用量对GO/PU复合材料力学性能、导热性能和热稳定性的影响。结果表明:在相同用量下,氧化石墨烯对聚氨酯弹性材料的补强作用好于多层石墨烯; GO质量分数为1. 5%时,复合材料的力学性能最佳,导热系数和热失重5%时的热分解温度达到最大。     

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。     

勃姆石阻燃改性PP复合材料的制备及其性能研究

将勃姆石(BM)添加到聚丙烯(PP)基体中,利用共混的方法制备了PP/BM复合材料,系统研究了BM用量对PP/BM复合材料阻燃性能、热性能和力学性能的影响。结果表明:加入BM后,PP/BM的LOI逐渐提高,抑制了熔滴的滴落,UL 94等级达到V-0级,复合材料的阻燃性能显著提高;随着BM用量的增加,PP/BM的热分解温度和燃烧后的残炭率逐渐提高,热变形温度随BM用量的增加先升高后降低;BM的加入能够改善PP/BM复合材料的力学性能;少量BM在PP基体中分散性良好,且随着BM用量的增加,PP/BM复合材料的粗糙度逐渐提高;但当BM用量为30%时,BM在PP基体中形成团聚体。     

尼龙1010/硅灰石复合材料的热性能研究

通过熔融共混法制备了尼龙1010/硅灰石复合材料,研究了复合材料的热膨胀性能、热变形温度、热分解过程和熔融及结晶行为。结果表明,与纯尼龙1010相比,尼龙1010/硅灰石复合材料的热膨胀系数及其温度依赖性大幅下降。当硅灰石质量分数为70%时,复合材料的热膨胀系数及其随温度的增加率分别只有纯尼龙1010的29%和15%。复合材料的热变形温度随硅灰石含量的增加大幅升高,当硅灰石质量分数为70%时,热变形温度由纯尼龙1010的63℃升高到178℃;复合材料的起始热分解温度和最大热分解速率时的温度均明显升高。硅灰石的加入显著提高了尼龙1010的热稳定性。尼龙1010的熔融温度和结晶温度不受硅灰石的影响,复合材料熔体仍具有良好的加工成型性。     

PP/石墨/Al2O3导热复合材料的制备及性能

选择粒径为15μm鳞片石墨(FG)和3μm Al2O3混杂导热填料,采用新型同向非对称双螺杆挤出机,当Al2O3质量分数为20%时,改变FG的质量分数,制备PP/FG/Al2O3导热复合材料,研究混沌混合加工对导热复合材料性能的影响。结果表明,随着FG含量的增加,导热复合材料的拉伸强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,而断裂伸长率、冲击强度逐渐减小,弯曲弹性模量逐渐增大,加工流动性能变差。当FG质量分数为40%时,导热复合材料的拉伸强度和弯曲强度有最大值,分别为32.76,46.88 MPa;抵抗热变形能力和热稳定性能逐渐提高,热导率逐渐增大。当FG质量分数为50%时,维卡软化温度提高7.2℃,负载变形温度提高38.6℃,最大分解速率温度提高13.7℃,热导率是未填充FG的6.6倍、纯PP的7.9倍。制备的导热复合材料具有优异的力学、耐热、导热性能。     

EP/GNs/MWCNTs复合材料的导热性能

以多壁碳纳米管(MWCNTs)和石墨烯纳米微片(GNs)为导热填料,环氧树脂(EP)为基体采用溶剂和超声分散法,制备了EP/GNs/MWCNTs导热复合材料,并与EP/MWCNTs及EP/GNs复合材料的导热性能进行了对比。采用透射电子显微镜观察其微观结构,采用Hot Disk热导率测试仪测试其导热性能,采用差示扫描量热法和热重分析仪测试其耐热性及热稳定性。结果表明,MWCNTs和GNs共同作为EP导热填料时,相比于单组分填料(MWCNTs或GNs)更易形成导热网络;EP的热导率、玻璃化转变温度(Tg)和热分解温度均随着MWCNTs或GNs含量的增加而提高,其中,GNs更有利于提高EP的热导率和热分解温度,MWCNTs更有利于提高EP的Tg。在相同的导热填料含量下,相对于其中的任一单一填料,MWCNTs/GNs共同作用时,对热导率的提高有更显著的效果,且随着其中GNs比例的增加,热导率逐渐增大。当GNs和MWCNTs的体积分数分别为0.6%和0.4%时,EP/GNs/MWCNTs复合材料的热导率、Tg和起始分解温度分别为0.565 W/(m·K),152℃和316℃,分别比纯EP提高了132.5%,34.5%和8.2%。     

聚丙烯基石墨烯改性复合材料的导电及热稳定性

以邻二氯苯（O-DCB）为溶剂,将超声预分散的石墨烯纳米微片（GNS）混入聚丙烯（PP）基材,再经塑化、热压成型获得GNS/PP复合材料。采用扫描电镜观察其微观形态变化,高阻计测量其电阻并计算出体积电阻率,同步热分析仪测试其在空气中的热稳定性能。结果表明,GNS在PP基材中分散均匀,并相互连接构成网络结构;GNS/PP复合材料的导电性能相较PP有了显著提升,当GNS质量含量为1%~2%时,复合材料出现明显的导电渗流现象,其体积电阻率降幅达6个数量级;当空气温度高于324℃时,在相同温度下,1% GNS/PP复合材料相较PP的失量更少,且整个失量阶段的温度跨度较PP提高40℃,但GNS的存在也导致GNS/PP复合材料的起始失量温度较PP提前30~40℃,并出现使材料完全失量的终点温度,且GNS质量含量越高,该终点温度越低。将低成本的GNS均匀掺入PP中能够获得导电性能优异并具备一定程度热稳定性的功能型复合材料。     

石墨烯对聚四氟乙烯导热和摩擦磨损性能的影响

针对聚四氟乙烯(PTFE)导热性能和耐磨损性能较差的问题,将石墨烯经过氧化氢预处理后,再用硅烷偶联剂KH550对其进行表面改性,然后采用冷压烧结法制备了PTFE/石墨烯复合材料,研究了不同用量下改性和未改性石墨烯对复合材料电性能、导热性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明,随着石墨烯用量增加,复合材料的体积电阻率逐渐下降,但在石墨烯质量分数为0%~2%时,复合材料体积电阻率基本处于同一数量级,仍为绝缘材料;当石墨烯质量分数由0%增加至2%时,复合材料的导热系数明显提高,磨损量明显降低,而摩擦系数先升高后降低,但变化幅度较小。与未改性石墨烯相比,KH550改性石墨烯填充的复合材料具有更高的导热性能和摩擦磨损性能。     

聚丙烯/氧化石墨烯(PP/GO)复合材料的制备及性能

通过原位聚合法制备了聚丙烯/氧化石墨烯(PP/GO)复合材料,并以此为母料与聚丙烯溶液共混,制备了不同氧化石墨烯含量的PP/GO复合材料,研究了GO对复合材料力学性能、电性能及热性能的影响。力学性能测试发现,石墨烯能显著提高复合材料的刚性,同时,使其韧性降低。当GO的含量为2. 5%时,复合材料的弹性模量和拉伸强度分别提高了700%和82%,而断裂伸长率降低了93%。电性能测试结果发现,PP/GO的渗流阈值为1. 5%,在此含量条件下,复合材料的电导能达到10-2S/m,与PP相比,提高了11个数量级;同时,PP/GO的快速降解温度也提高了250℃。     

石墨烯/聚丙烯纳米复合材料性能的研究

采用水合肼还原氧化石墨烯(GO)制备石墨烯(GE),通过熔融共混法制备GE/聚丙烯(PP)纳米复合材料,研究了GE的用量对PP结晶性能、力学性能以及热稳定性的影响。结果表明:GE能在PP基体中良好地分散。添加2.0份GE时,与纯的PP相比,纳米复合材料的结晶温度提高2.9℃,拉伸强度提高13.4 MPa,最大热分解温度上升了48.9℃。     

石墨烯/PA46复合材料的力学性能和摩擦磨损性能

采用机械共混法制备了石墨烯/PA46复合材料,然后表征石墨烯的加入对复合材料的热性能、力学性能、摩擦磨损性能的影响。结果表明,石墨烯的加入明显提高了PA46的结晶温度和热分解温度,但是力学性能呈现降低的趋势,当石墨烯的含量为0.1%时,复合材料的拉伸和弯曲性能达到最低值,比纯PA46分别降低了6.7%和4.2%。但是石墨烯的加入明显降低复合材料的摩擦因数和磨损量,当石墨烯添加量为0.05%时,摩擦因数降低了14.6%,磨损量只有纯PA46的1/5。     

石墨烯/三元乙丙橡胶纳米复合材料的制备与性能研究

文中将石墨烯与三元乙丙橡胶(EPDM)进行机械共混,制得石墨烯/EPDM纳米复合材料,研究了石墨烯含量对复合材料的导电、导热、力学性能以及相形态的影响。结果表明:石墨烯可以显著地改善复合材料的导电、导热和力学性能。复合材料的电导率和导热系数均随石墨烯含量增加而增大,经推算其导电逾渗阈值为1.3%(体积分数)。随石墨烯含量增加,复合材料的杨氏模量和定伸应力随之逐渐增大;而拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率都呈现先增大后减小的趋势。复合材料的储能模量在很宽的温度范围内也显著提高,且随石墨烯含量的增加而增大;而玻璃转化区tanδ值随石墨烯含量增加而下降。经复合材料脆断面观察,石墨烯在EPDM基体中达到了良好的分散。     

尼龙12导热导电复合材料的制备与性能研究

以导热碳材料(CC)为导热导电填料,采用熔融混合的方法制备了尼龙12导热导电复合材料。研究了CC体积分数对复合材料热导率、电阻率、热性能和力学性能的影响。结果表明,随着CC体积分数的增加,复合材料的热导率呈线性增长,热变形温度显著增加,而体积电阻率显著降低。当CC的体积分数为47.4%时,复合材料的热导率达到3.425 W/(m.K),电阻率达到0.10Ω.cm,热变形温度提高了77.1℃,同时,材料仍然保持与纯尼龙12相当的拉伸强度。     

聚丙烯/氧化锌导热复合材料的制备与性能研究

采用粒径为3μm和40μm复配的氧化锌粉体为导热填料以改善粉体在聚丙烯(PP)中的堆积密实度,以PP接枝马来酸酐为相容剂,与PP共混塑化,制备出PP/氧化锌导热复合材料,并对该导热复合材料的性能进行了研究。结果表明:当3μm和40μm氧化锌质量比为1:3、且总添加量为40%(体积分数)时,所得复合材料的热导率达到1.83 W/(m?K),热扩散系数为0.93×10-6 m2/s;相对于单一添加3μm或40μm粉体时,前者分别提高了15.8%和7.0%,后者分别提高了17.7%和12.0%;同时导热复合材料的体积电阻率、介电特性、力学性能和热稳定性均能满足对绝缘导热材料的要求。     

同向非对称双螺杆混沌混合制备导热高分子材料性能研究

以聚丙烯(PP)为高分子材料基体,选用粒径为3μm的氧化铝(Al2O3)导热填料,采用新型同向非对称双螺杆挤出机为加工设备,制备PP/Al2O3导热高分子材料,通过力学性能、熔体流动速率、热变形温度、维卡软化温度、热导率和扫描电镜的测试分析,研究混沌混合加工对导热高分子材料性能的影响。结果表明:随着Al2O3含量的增加,PP/Al2O3导热高分子材料的拉伸强度先增大后减小,冲击韧性逐渐下降,加工流动性能变差,弯曲性能和抵抗热变形能力提高,热导率逐渐增大,Al2O3含量为20%左右达到逾渗阈值,当Al2O3含量为50%时,其热导率是纯PP的1.7倍。微观形态观察表明:Al2O3含量为30%时,PP/Al2O3导热高分子材料的综合性能最好,同传统双螺杆挤出相比,同向非对称双螺杆混沌混合加工可以制备出力学性能、热性能、导热性能等更加优异的填充型导热高分子材料。     

钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物的制备及性能

以氧化石墨烯粉末(GO)、五氧化二钒、草酸和钨酸铵为原料,用水热法制备了一系列钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物,考察了钨掺杂量、氧化石墨烯用量对复合材料的相变温度及导热率的影响。通过XRD、SEM、DSC、FTIR、激光导热系数测量仪对复合材料的结构形貌、相变性能进行了表征。结果表明,石墨烯复合材料的二氧化钒粒子团聚情况得到有效改善,并均匀负载在石墨烯表面。当钨原子百分含量为2.5%、氧化石墨烯含量为4%(以五氧化二钒质量为基准)时,形成的钨掺杂二氧化钒/石墨烯复合物与纯二氧化钒相比,相变温度由66.0℃降低到32.2℃,导热率提升到16.341W/(m·K)。该复合材料能同时满足良好的隔热性与高导热性等要求。