SiO_2-MWNTs/聚乳酸复合材料的冷结晶动力学及球晶形态

为研究多壁碳纳米管(MWNTs)对聚乳酸(PLA)冷结晶动力学和球晶形态的影响,分别以PLA和表面包覆纳米SiO2并接枝硅烷偶联剂的纳米SiO2改性MWNTs(SiO2-MWNTs)为基体和改性剂,经溶液共混法制备了SiO2-MWNTs/PLA复合材料。采用DSC、偏光显微镜、Jeziorny模型和Johnson-Mehl-Avrami模型研究了复合材料的非等温冷结晶动力学和球晶形态。结果表明:SiO2-MWNTs可作为异相成核剂,能有效降低SiO2-MWNTs/PLA复合材料的冷结晶温度,提高晶核生成速率和晶体生长活化能。SiO2-MWNTs/PLA复合材料的冷结晶过程主要由成核作用控制,加入SiO2-MWNTs可同时提高复合材料的结晶速率和结晶度。冷结晶时,PLA球晶尺寸小于熔体冷却结晶时的,且SiO2-MWNTs含量对冷结晶球晶尺寸的影响远小于其对熔体冷却结晶球晶尺寸的。所得结论对优化PLA的结晶结构和性能、制备高性能PLA复合材料具有指导意义。     

SiO2/剑麻纤维素微晶的制备及对环氧树脂的改性

通过溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、乙醇为溶剂、盐酸为催化剂,在剑麻纤维素微晶(SFCM)表面包覆上了一层连续、致密的二氧化硅(SiO2),制得二氧化硅包覆剑麻纤维素微晶(SiO2-SFCM)。采用红外光谱和扫描电子显微镜对其结构进行表征,并与环氧树脂(EP)复合制备了SiO2-SFCM/EP复合材料,研究了SiO2-SFCM对EP复合材料力学性能的影响。结果表明,SiO2包覆层增强了SFCM与EP之间的界面相互作用,提高了复合材料的力学和热性能。当加入的SiO2-SFCM的质量分数为3%时,复合材料的冲击强度由未改性的16.4 kJ/m2提高到29.4 kJ/m2,热分解温度提高24℃,二氧化硅的包覆率为50%~60%。     

聚氨酯/碳纳米管复合材料的制备及其对血小板黏附的抑制作用

通过原位聚合的方法将官能化碳纳米管引入聚氨酯中制备了聚氨酯/碳纳米管复合材料(PU/MWNTs),并对其物理学性能和生物学功能进行了研究.通过差示扫描量热法和拉伸性能测试对材料的基本性能进行了研究;通过血小板黏附实验评价了复合材料的生物学性能.结果表明,PU/MWNTs材料的玻璃化温度升高、力学性能得到了提高,碳纳米管(CNTs)的加入使复合材料显示出与聚氨酯基体材料不同的血小板吸附行为,尽管MWNTs的增加明显促进了纤维蛋白原的吸附,但PU/MWNTs表现出对血小板黏附和活化有抑制作用.     

气相、沉淀、稻壳SiO2/聚氨酯复合材料的力学性能和吸水性比较

比较了气相、沉淀和稻壳SiO2的物理性质,并利用上述3种SiO2与聚氨酯(PU)复合,考察了SiO2含量(1wt%,3wt%,5wt%)和种类对SiO2/PU复合材料的拉伸性能和吸水性的影响。结果表明:3种SiO2均能够提高SiO2/PU复合材料的力学性质,复合材料的拉伸强度、模量和断裂伸长率均随SiO2含量增加而增加。当SiO2含量相同时,拉伸强度和断裂伸长率的变化顺序为:气相SiO2/PU>沉淀SiO2/PU>稻壳SiO2/PU,拉伸模量的变化顺序为:气相SiO2/PU>稻壳SiO2/PU>沉淀SiO2/PU.对于同一种SiO2/PU复合材料,吸水性随SiO2含量和温度增加而增加,含量相同时,3种SiO2/PU复合材料的吸水性由低到高的顺序是:稻壳SiO2/PU<沉淀SiO2/PU<气相SiO2/PU。     

混杂功能化碳纳米管/聚氨酯复合材料的制备及性能

以多壁碳纳米管（MWNTs）为原料,采用不同改性方法制得了羧化碳纳米管（MWNTs-COOH）、共价功能化碳纳米管（MWNTs-NH₂）、非共价功能化碳纳米管（MWNTs-PPA）和混杂功能化碳纳米管（MWNTs-COOH-PPA）,将这4种改性碳纳米管按不同质量分数分别加入聚氨酯（PU）中制备了复合材料。使用万能材料试验机和热失重分析仪测试了复合材料的力学和热学性能,研究了碳纳米管对复合材料性能的影响。结果表明:通过在碳纳米管表面接枝少量的共价官能团防止非共价包覆的剥离,混杂功能化方法既能够改善碳纳米管在基体中的分散性,又能够保持其与基体界面间结合力,复合材料增强效果最明显。耐热性良好的碳纳米管的添加提高了PU基体的热分解温度,提高程度由于其功能化方式的不同而稍有差别。MWNTs-COOH-PPA/PU复合材料的力学性能最优,当碳纳米管含量（质量分数,下同）为0.3%时,其拉伸强度与纯PU相比提高104%,其热分解温度与MWNTs-COOH/PU相当,优于纯PU,但低于MWNT8-NH₂/PU和MWNTs-PPA/PU。     

KH550改性氮化硼/氰酸酯树脂导热复合材料的研究

采用硅烷偶联剂KH550对氮化硼粉末(BN)进行了表面改性,并制备了氰酸酯树脂/氮化硼导热复合材料。研究了BN含量对复合材料的导热性能、电绝缘性能的影响,并运用扫描电子显微镜对材料的断面形貌进行了观察。结果表明:少量BN的加入能有效改善氰酸酯复合材料的导热性能,且复合材料仍保持良好的电绝缘性能。当BN的体积分数达到23.6%时,复合材料的导热系数为1.33W·m-1·K-1,为纯树脂材料的4.6倍。     

耐300℃聚氨酯高强复合隔热板的制备及性能

300℃复合隔热板是以聚氨酯(PU)预聚体为基体材料,以中空玻璃微球(HGM)为增强材料,并且添加催化剂等助剂制备的一类PU耐高温隔热复合材料。采用预聚体法分别制备了改变PU交联度和改变填料用量的2组PU/HGM复合材料;通过压缩实验、硬度实验、导热系数和TG-DTA测试,结果表明:当PPG-1000与PAPI的质量比为0.5,HGM用量56.43%(wt,质量分数)时,材料压缩强度为37.42MPa,弹性模量为9.96MPa,最大压缩应变5.19%,导热系数为0.1483W/m·K,耐热性(使用温度)为220℃左右,300℃时失重率为80%。材料的综合性能最优。     

多壁碳纳米管改性超高分子量聚乙烯的摩擦学性能

将多壁碳纳米管(MWNTs)以不同浓度与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)粉料共混,通过热模压成型的方法制备MWNTs/UHMWPE复合材料。利用分子动力学模拟对MWNTs/UHMWPE复合材料的粘附机理进行了深入研究,并预测出MWNTs对UHMWPE的摩擦学性能的改性作用;通过摩擦磨损试验系统研究了不同质量分数MWNTs对UHMWPE复合材料摩擦学性能的影响。结果表明:MWNTs可以作为有效填料用以制备UHMWPE复合材料;随着MWNTs含量的增加,MWNTs/UHMWPE复合材料表面硬度有少量增加,摩擦系数的变化并不显著;当MWNTs质量分数为0.3%时,复合材料表现出较小的摩擦系数和优异的抗磨性能。     

竹纤维的表面包覆及其对浇注型聚氨酯弹性体力学性能的影响

通过一种异氰酸酯基团(—NCO)质量分数为14.5wt%的高活性聚氨酯(PU)包覆剂对竹纤维(BF)进行表面包覆获得包覆型竹纤维(PUBF),采用原位聚合法制备了包覆型竹纤维增强浇注型聚氨酯(PUBF/PU)弹性体复合材料。采用FTIR、SEM、XRD及接触角测试仪对PUBF及BF进行了表征。结果表明,BF表面成功包覆了具有活性氨基(—NH₂)封端的PU薄层,改善了BF与浇注型聚氨酯PU间的界面相容性及界面结合。复合材料中的PUBF质量分数为3wt%时,80℃下预聚体黏度仅为2.2 Pa·s,与纯预聚体黏度接近;对应PUBF/PU复合材料的拉伸和撕裂强度分别为38.0 MPa和82.9 kN/m,比纯浇注型PU分别提高51.6%和25.6%。高活性PU包覆剂预先包覆BF适合制备PUBF/PU复合材料。      

聚甲醛/泡沫铝合金互穿复合材料导热性能的研究

使用硅烷偶联剂KH570对孔隙率不同的泡沫铝合金进行表面改性后,通过注塑成型法制备了聚甲醛/泡沫铝合金互穿复合材料。采用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和导热系数测试仪分别研究了改性后的泡沫铝合金的表面的红外结构、复合材料的界面结合问题以及所制备复合材料的导热性能。结果表明,硅烷偶联剂KH570成功接枝到了泡沫铝合金的表面;泡沫铝合金与聚甲醛两相界面结合良好;泡沫铝合金的充填提高了复合材料的导热性能。当泡沫铝合金孔隙率为60.48%~75.41%时,聚甲醛/泡沫铝合金互穿复合材料的导热系数随孔隙率(λ)的增大而降低,其导热系数在10.2945~17.6471 W/(m·K)之间。     

Electroactive Shape Memory Effect of Polyurethane Composites Filled with Carbon Nanotubes and Conducting Polymer

We report the electroactive shape memory composites obtained by shape memory polyurethane block copolymer (PU) and multi-walled carbon nanotubes (MWNTs), and polypyrrole (PPy). An addition of combined MWNTs and PPy contributed to an enhancement in conductivity of PU-MWNTs composites. PU containing 2.5% MWNTs showed better mechanical and thermal properties than other composites, but conductivity was not sufficient for showing the shape memory effect by applying electrical voltages. However, when the composite was lightly coated by PPy (2.5%), its conductivity was the highest than other composites. Such the conductivity of this composite was enough to show electroactive shape recovery by heating above transition temperature of 40-48°C due to melting of polycaprolactone soft segment domain. The good shape recovery of 90-96% could be obtained in the shape recovery test when an electric field of 25 V was applied.     

MWNTs/PU复合超细纤维的热性能及导电性能

采用静电纺丝技术制备了多壁碳纳米管/聚氨酯(MWNTs/ PU)复合超细纤维,并收集成无纺布薄膜,采用热失重分析仪(TGA)和动态力学分析仪(DMA)分析了纤维的热稳定性。利用数字高阻计(PC68)和LorestaGP电阻计测量了纤维薄膜的直流电导率随MWNTs含量的变化关系。为了研究该多孔薄膜的动态电学性能,同时采用Agilent 4294A阻抗分析仪测试了纤维薄膜的电导率在40 Hz～110 MHz频率范围内的变化关系,并与浇注试样的结果进行比较。结果表明,随MWNTs 在 PU 纤维中含量的增加,复合纤维的热稳定性提高。当10MWNTs质量分数达40 %时,PU的电导率提高近10 倍。     

Preparation polystyrene/multiwalled carbon nanotubes nanocomposites by copolymerization of styrene and styryl-functionalized multiwalled carbon nanotubes

Styryl-functionalized multiwalled carbon nanotubes (p-MWNTs) were prepared by esterification based on the carboxylate salt of carbon nanotubes and p-chloromethylstyrene in toluene. Then in situ radical copolymerization of p-MWNTs and styrene initiated by 2,2′-azobis(isobutyronitrile) (AIBN) was applied to synthesize composites of styryl-functionalized multiwalled carbon nanotubes and polystyrene (PS) (p-MWNTs/PS). Characterizations carried out by FT-IR, ¹H NMR, UV–vis show that styryl group covalently bond to the surface of MWNTs. The results of UV showed that the solutions of p-MWNTs/PS in chloroform have the hyperchromic effect. Transmission electron microscopy (TEM) images of p-MWNTs/PS composites and scanning electron microscopy (SEM) images of fracture surface of p-MWNTs/PS composites showed the functionalized nanotubes had a better dispersion than that of the unfunctionalized MWNTs in the matrix. The results of thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) suggested that the thermal stability of p-MWNTs/PS composites improved in the presence of MWNTs.     

Synthesis and characterization of HCl doped polyaniline grafted multi-walled carbon nanotubes core-shell nano-composite

Multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) was modified with p-phenylenediamine (p-PDA) and hydrochloric acid (HCl) doped polyaniline (PANI) grafted MWNTs nano-composite was synthesized by in situ oxidation polymerization. Raman spectra, XPS, TEM and XRD reveal that modification does not decrease the integrity of outer graphite sheets in p-PDA modified MWNTs (p-MWNTs) excessively and results in phenylamine groups with concentration of 3.7% covalently grafted on the surface of p-MWNTs via amide bond. Oxidized phenylamine groups initiate polymerization and contribute to the formation of inner layer of PANI coatings. As self-assembly templates, p-MWNTs are encapsulated by PANI forming a homogeneous core (p-MWNTs)-shell (HCl doped PANI) nano-structure with controlled organization. In earlier reaction period, polymer chains are highly ordered and microcrystalline domains are enriched in the inner PANI layers. When deposition of PANI chains under less restriction, more amorphous parts are distributed in the outer layers of PANI coatings. TGA and conductivity data reveal that although chemical modification affects the performance of p-MWNTs, thermal stability and electronic conductivity at room temperature of HCl doped PANI grafted MWNTs nano-composite are highly improved owing to incorporation of p-MWNTs and covalent bindings between PANI and carbon nanotubes.     

常压干燥制备SiO2气凝胶复合材料研究进展

SiO_2气凝胶复合材料具有低密度、低热导、高强度等优异性能,已在航空航天、石油化工、建筑保温等领域获得较好应用。然而现有成熟的超临界干燥制备SiO_2气凝胶复合材料工艺需要维持高温、高压条件,能耗高、危险性大且设备复杂,常压干燥制备工艺由于所需条件温和、设备简单,有望实现连续性规模化生产。本文结合国内外关于常压干燥制备SiO_2气凝胶复合材料的研究进展,按照颗粒、纤维等增强相的不同,对常压干燥制备SiO_2气凝胶复合材料进行综述并对其未来发展方向进行了展望。     

多壁碳纳米管/聚苯乙烯-聚氯乙烯复合材料的导电特性

用溶液共混法制得了MWNTs/PS-PVC复合材料, 进行了电导率的测试分析。通过对载流子浓度、迁移率的测量以及电导活化能的计算等分析研究了影响MWNTs/PS-PVC复合材料电导率的因素和导电机制。结果表明: 当PS与PVC的质量比为1:1时, MWNTs/PS-PVC复合材料的导电阈值最低; 当MWNTs的质量分数为1.5%, PS在PS-PVC基体中的质量分数为50%时, MWNTs/PS-PVC复合材料的电导率比MWNTs/PVC单一聚合物复合材料的提高了4个数量级。在导电网络的形成过程中, MWNTs/PS-PVC复合材料中形成的与无机化合物超晶格结构类似的n-i-p-i结构, 降低了MWNTs/PS-PVC复合材料的电导活化能, 增加了载流子浓度, 使MWNTs/PS-PVC复合材料电导率显著提高。     

Effect of silica coating thickness on the thermal conductivity of polyurethane/SiO2 coated multiwalled carbon nanotube composites

Silica coated multiwalled carbon nanotubes (SiO₂@MWCNTs) with different coating thicknesses of ∼4 nm, 30–50 nm, and 70–90 nm were synthesized by a sol–gel method and compounded with polyurethane (PU). The effects of SiO₂@MWCNTs on the electrical properties and thermal conductivity of the resulting PU/SiO₂@MWCNT composites were investigated. The SiO₂ coating maintained the high electrical resistivity of pure PU. Meanwhile, incorporating 0.5, 0.75 and 1.0 wt% SiO₂@MWCNT (70–90 nm) into PU, produced thermal conductivity values of 0.287, 0.289 and 0.310 W/mK, respectively, representing increases of 62.1%, 63.3% and 75.1%. The thermal conductivity of PU/SiO₂@MWCNT composites was also increased by increasing the thickness of the SiO₂ coating.     

原位聚合法制备SiC@SiO2/BN/PI复合材料及其表征

聚酰亚胺复合材料以其优异的性能以及在航空航天、轨道交通、微电子等领域广泛的应用前景引起越来越多的关注。在750 ℃条件下对SiC晶须进行表面氧化处理, 形成SiC@SiO₂包覆结构晶须, 与BN颗粒构成复合填料, 分别采用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂进行表面改性, 用原位聚合法制备了SiC@SiO₂/BN/PI(PI:聚酰亚胺)复合材料。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等进行结构和性能表征。结果表明: 晶须与颗粒质量比为4 : 1时, 复合填料在PI基体内形成了有效的导热网络, 且当填料含量为45wt%时, SiC@SiO₂/BN/PI复合材料导热系数达到0.95 W/(m·K)。SiC@SiO₂/BN/PI复合材料的力学性能随着复合填料的种类和数量的变化呈现规律性变化。SiO₂氧化层阻断复合填料间自由电子的移动, SiC@SiO₂/BN/PI复合材料的电气绝缘性能下降幅度减小。     

盐酸与DBSA共掺杂聚苯胺修饰碳纳米管性能的研究

采用原位乳液聚合法制备了盐酸与十二烷基苯磺酸(DBSA)共掺杂聚苯胺/MWNTs复合材料。利用FTIR、TEM和TG等对复合材料的形貌和性能进行了表征。TEM结果表明苯胺共聚物包覆于碳纳米管表面,包覆厚度为10~20nm。复合材料在DMF、THF和氯仿中的溶解性大幅度提高,在520~750℃的热稳定性明显提高,包覆率为15.16%,电导率从聚苯胺的10-7S/cm增大到10-3S/cm。