硅橡胶/石墨烯复合材料的制备及力学性能

采用高温热解氧化石墨的方式制备石墨烯。通过溶液共混并辅以高速剪切的方式将石墨烯分散到α,ω-羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS)中,进而采用室温硫化的方式制备硅橡胶/石墨烯复合材料,并对其力学性能进行表征。结果表明,石墨烯对室温硫化(RTV)硅橡胶的增强效果显著。当石墨烯的含量为1.0%时,硅橡胶/石墨烯复合材料的拉伸强度可达5.13 MPa,是纯RTV硅橡胶拉伸强度的4.8倍。     

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%。     

石墨烯/硅橡胶导电复合材料的结构与性能研究

分别采用溶液共混法和机械共混法制备了石墨烯/硅橡胶复合材料,使用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、万能拉力试验机和直流电桥对复合材料微观结构与宏观性能的相关性进行了研究。结果表明,与纯硅橡胶相比,石墨烯/硅橡胶复合材料力学性能和导电性能都有明显提高;相比于机械共混法,溶液共混法有助于石墨烯均匀分散和导电网络的形成,其复合材料表现出较好力学性能和导电性能,试样拉伸强度比机械共混法试样拉伸强度高0.7MPa,导电率是后者的10.26倍。     

石墨烯补强RTV氟硅橡胶的制备

以α,ω-二羟基聚甲基三氟丙基硅氧烷为基胶,石墨烯为填料,甲基三乙酰氧基硅烷为交联剂,二月桂酸二丁基锡为催化剂,制备了脱酸型室温硫化(RTV)氟硅橡胶。探讨了石墨烯的用量对氟硅橡胶力学性能、耐热老化和耐油性能的影响。结果表明,石墨烯对氟硅橡胶具有补强效果,还可提高氟硅橡胶的耐热老化和耐油性能。与不加入石墨烯的纯RTV氟硅橡胶相比,当石墨烯的用量为12份时,氟硅橡胶的硬度提高了250%,拉伸强度提高了511%,拉断伸长率降低了18.9%,撕裂强度提高了287%。     

硅橡胶/聚苯乙烯/石墨烯复合材料的制备及力学性能

以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,使苯乙烯(St)在α,ω-羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS)和石墨烯纳米片(GN)共存的体系中进行自由基聚合,制备PDMS/聚苯乙烯(PS)/GN共混物;进一步对该共混物进行室温硫化(RTV)获得硅橡胶/PS/GN复合材料。探讨了PDMS与St的进料比、GN用量等对硅橡胶/PS/GN复合材料力学性能的影响。结果表明,当PDMS/St(质量百分比)为70/30、GN/PDMS(质量比)为0.5时,所得硅橡胶/PS/GN复合材料的拉伸强度可达到3.52 MPa,PS和GN对RTV硅橡胶的协同增强效果明显。     

微胶囊化石墨烯/硅橡胶泡沫电介质材料的制备及介电行为

以苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)为乳化剂、三聚氰胺甲醛树脂(密胺树脂,MF)为壁材、片状石墨烯(GE)为芯材,通过原位聚合法制备了包覆的石墨烯“微胶囊”,并以微胶囊作为填料,双组分室温硫化泡沫硅橡胶(RTVSR)作为基体,通过室温硫化(RTV)硅橡胶制备具有泡孔结构的电介质复合材料。提出了对石墨烯进行微胶囊化包覆的制备新工艺,讨论了超声分散功率、石墨烯与壁材的用量比例对微胶囊形貌和包覆效果的影响,并比较了包覆前后、发泡前后电介质复合材料的介电性能。研究结果表明,石墨烯与壁材质量比为1∶100、超声功率为840 W时制备的分散液较稳定、石墨烯的表面附着物较多;同时包覆(微胶囊化)能减少石墨烯发生团聚,0.3 g微胶囊填量下,包覆后的微胶囊石墨烯/泡沫电介质材料的介电常数是包覆前石墨烯/硅橡胶电介质材料的2.45倍,而介电损耗比石墨烯/硅橡胶复合材料还低,只有0.002,同时泡孔的存在有利于提升复合材料的介电性能。     

酸化石墨烯改性环氧树脂及其碳纤维复合材料力学性能研究

针对石墨烯在复合材料增强增韧上的应用,对石墨烯进行了酸化处理,采用超声分散方法制备酸化石墨烯/环氧树脂(EP)浇注体,并在此基础上制备了酸化石墨烯/碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)复合材料。分别利用红外光谱和透射电镜表征了酸化石墨烯表面结构和微观形貌,利用拉伸、弯曲、冲击等机械测试手段评价了酸化石墨烯改性EP和CF-EP的力学性能,并利用扫描电镜对复合材料拉伸断面形貌进行观察。试验结果表明:石墨烯酸化处理后,成功在表面引入了羟基、羧基等极性基团;酸化石墨烯可对EP和CF/EP进行有效增强增韧,当其添加量为0.2wt%时,EP拉伸强度和冲击强度分别提高了23.3%和109.8%,CF/EP拉伸强度、弯曲强度分别提高了6.0%和10.6%,当酸化石墨烯添加量为0.5wt%时,CF/EP复合材料层间剪切强度提高了7.4%。微观形貌分析表明,酸化石墨烯对CF/EP增强改性主要是通过对EP进行增强增韧,同时提高CF和EP之间的界面性能来实现的。     

MP填充型膨胀阻燃硅橡胶复合材料的制备及其动态燃烧行为

采用α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷(107胶)、气相白炭黑、自膨胀阻燃剂三聚氰胺磷酸盐(MP)等制备了阻燃脱醇型室温硫化硅橡胶(RTV),研究了MP用量对脱醇型RTV硅橡胶阻燃性能、动态燃烧性能和机械性能的影响,以及MP阻燃脱醇型RTV硅橡胶的热稳定性。用扫描电镜(SEM)考察了MP在RTV硅橡胶的分散情况。结果表明,当MP的用量达50份以上时,脱醇型RTV硅橡胶才具有良好的阻燃性能。但随着MP用量的增加,脱醇型RTV硅橡胶的初始分解温度下降。另外,MP能很均匀地分散在RTV硅橡胶中,使MP添加量增加到50份时其拉伸强度、断裂伸长率也没有受到严重破坏。     

MQ硅树脂增强型RTV硅橡胶的研制

以自制MQ硅树脂为填料,采用原位增强方式制得MQ硅树脂增强型室温硫化(RTV)硅橡胶,通过红外光谱对材料补强前后的结构进行了表征;测试了材料的热性能及力学性能;研究了MQ硅树脂用量对增强型RTV硅橡胶透光率的影响。结果表明:实验所用MQ硅树脂的粒径主要集中在166 nm,能较好地分散在体系中发挥补强效果,还能与聚二甲基硅氧烷发生缩合反应进一步提高力学性能。当MQ硅树脂用量为30%时,MQ硅树脂增强型RTV硅橡胶的最大分解速率时的温度为552℃,拉伸强度为1.51 MPa,拉断伸长率为728.1%,邵尔A硬度为25度,850 nm处透光率为52%。     

二甲基硅油用量对RTV硅橡胶性能的影响

以自制的不同类型室温硫化(RTV)硅橡胶为样品,考察了二甲基硅油用量对其拉伸强度、拉断伸长率、撕裂强度、剪切强度、电气强度、表干时间和硬度的影响。结果表明,随着二甲基硅油用量的增加,硅橡胶的拉伸强度、撕裂强度、剪切强度、硬度逐渐降低,而表干时间和拉断伸长率逐渐增加,电气强度基本保持稳定。此外,脱醇型RTV硅橡胶的拉断伸长率、表干时间受二甲基硅油用量的影响大于脱酮肟和脱酸型;而就拉伸强度、撕裂强度、剪切强度而言,二甲基硅油用量对脱酸型RTV硅橡胶的影响更大;二甲基硅油用量对RTV硅橡胶硬度的影响程度相当。