DMA方法研究多壁碳纳米管/F2314复合材料的粘弹性能

用熔融共混法制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)/氟聚物(F2314)复合材料。用动态机械热分析(DMA)法考察了MWCNTs含量对复合材料粘弹性能(动态力学行为和三点弯曲蠕变性能)的影响。结果表明,随着MWCNTs含量的增加,MWCNTs/F2314复合材料的储能模量增加,玻璃化转变温度和损耗因子峰值(tanδmax)减小。MWCNTs的存在使得MWCNTs/F2314复合材料的蠕变应变和稳态蠕变速率减小。80℃/0.1 MPa下,当MWCNTs含量从2%增加到20%时,MWCNTs/F2314复合材料的蠕变应变和稳态蠕变速率分别减小87.6%和84.7%。Burger四元件模型可以模拟MWCNTs/F2314复合材料的蠕变行为,并获得蠕变曲线的本构方程。     

碳纳米管／聚合物功能复合材料的研究进展

阐述了碳纳米管的结构及其优异的电学、力学、化学性能,探讨性分析了碳纳米管和聚合物之间相互作用的机理, 并且详细地介绍了碳纳米管／聚合物功能复合材料的制备方法以及碳纳米管在聚合物基体中所起到的重要作用。     

石墨对TATB基PBX导热性能的影响

为有效调节TATB基高聚物粘结炸药(PBX)的导热性能,利用闪光导热仪研究了石墨包覆方式(内包和外包)、温度及石墨含量对TATB基PBX导热系数的影响,应用Agari模型分析了TATB基PBX的导热机制。结果表明,添加高导热石墨可改善TATB基PBX的导热性能。常温下,由内包和外包1%(质量分数)石墨改性的TATB基PBX配方的导热系数分别为0.572 W·(m·K)-1和0.697 W·(m·K)-1,显示,外包石墨包覆方式比内包石墨包覆方式更好。与不含石墨的TATB基PBX相比,内包1%和外包1%石墨的TATB基PBX的导热性能分别提高4.76%和27.66%。随温度升高,TATB基PBX及其石墨改性配方的导热性能逐渐降低。随着石墨含量增加,外包石墨改性的TATB基PBX的导热性能升高。外包2%(质量分数)石墨可使TATB基PBX的导热系数提高至0.786 W·(m·K)-1。TATB基PBX及由内包石墨改性的配方的导热机制符合串联模型,而由外包石墨改性的配方的导热机制介于串联模型和并联模型之间。     

碳纳米管/膨胀石墨复合材料制备及其8mm波衰减性能

通过高温下膨化多壁碳纳米管(MW CNTs)与可膨胀石墨混合物的方法,制得一种高导电率8 mm波干扰材料.采用扫描电镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)和欧姆计等对其微观形貌和电磁性能进行了表征,采用测试样板法对其8 mm波二维静态衰减性能进行了测试.结果表明:高温热处理过程改变了碳纳米管(CNTs)的管状结构,熔化...     

TATB基PBX界面热阻研究及导热系数预测

为研究TATB基高聚物粘接炸药(PBX)中炸药晶体与粘结剂之间的界面热阻,采用在TATB单质药片上涂覆氟橡胶层的方法,制备了TATB基PBX单层界面样品,并通过纳米压痕法获得了界面样品氟橡胶层及界面层厚度,利用激光热导仪测得TATB/氟橡胶界面层在293,303,313,323,333 K下的导热系数分别为6.18×10~(-3),6.53×10~(-3),9.87×10~(-3),2.16×10~(-2),7.72×10~(-3)W·m~(-1)·K~(-1)。基于界面导热系数与热阻的关系,建立含界面热阻的PBX导热系数预测模型,获得了某型PBX导热系数理论值,理论计算结果与实测值吻合性较好。     

多壁碳纳米管催化剂合成环氧化端羟基聚丁二烯

采用超声法将甲基三辛基氯化铵(A336)接枝在羟基多壁碳纳米管(MWCNT)表面,制备了A336/MWCNT催化剂。用傅里叶红外光谱(FTIR)和热重分析仪(TGA)表征了其结构。研究了其催化端羟基聚丁二烯(HTPB)合成环氧化端羟基聚丁二烯(EHTPB)的反应性能。结果表明,A336成功通过氨基与羰基的配位作用接枝在MWCNT表面,A336/MWCNT催化活性好、稳定性高、区域选择性强。催化反应4h时,HTPB环化度达25%,催化剂循环利用三次,HTPB环化度无明显下降,HTPB中反式1,4—CC的反应选择性较A336催化剂提高14.4%。     

铜包覆多壁碳纳米管增强铝基复合材料的制备及力学性能

采用化学镀的方法在碳纳米管表面镀覆一层铜纳米颗粒,旨在改善其与铝基体之间界面结合性能,从而提高复合材料最终的力学特性,用常压烧结与高温模压、热挤加工相结合的工艺制备碳纳米管增强铝基复合材料,通过X线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等对经过表面化学镀的碳纳米管粉末和复合材料的结构与性能进行表征测试。结果表明:随着碳纳米管质量分数的增加(0~4.0%),复合材料的硬度逐渐上升,抗拉强度先升高后下降;当质量分数为3.5%,分别可达到207.74HB和453.84 MPa,比纯铝提高了230.6%和326.9%,相比不经任何处理直接添加碳纳米管制备的复合材料提高了47.5%和23.55%。     

镀钴碳纳米管/环氧树脂复合材料吸波性能研究

为了在雷达X波段(8～12GHz)内获得良好的吸收效果,采用对KOH活化处理后的碳纳米管(CNTs)进行化学镀钴,然后均匀分散在环氧树脂中制成碳纳米管/环氧树脂复合材料。用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、XRD对镀钴多壁碳纳米管进行微观表征,用弓型法测量在2.0～18.0GHz频段内的雷达吸波性能,用高阻仪测试复合材料试样的体积电阻率。测量数据表明,在相同的碳管质量分数(2%)下,与原生碳管相比,镀钴碳管/环氧树脂复合材料的单吸收峰成功移至X频段,吸收频宽(R<-10dB)明显增大,吸收强度也有所增强。新型碳纳米管/环氧树脂复合材料的体积电阻率在106～107Ω·cm数量级,具备良好的抗静电能力。     

碳纳米管/石墨烯/碳复合材料烟幕的中远红外的干扰性能

为探索碳纳米管/石墨烯/碳复合材料在3～5μm和8～14μm中远红外波段烟幕干扰方面的应用,用液相法制备了碳纳米管/石墨烯/碳复合材料。采用扫描电子显微镜,对比分析了石墨烯、碳纳米管和复合材料的微观形貌。采用傅里叶红外光谱仪技术,对比分析了三种材料的静态红外吸收能力。基于烟箱实验,测试了石墨烯、碳纳米管和复合材料对3～5μm、8～14μm中远红外的透过率,并根据"朗伯?比尔"定律计算了烟幕的平均质量消光系数。结果表明,经过沥青碳化,以沥青碳为骨架,碳纳米管与石墨烯形成的复杂网状空间结构的烟幕干扰复合材料,抑制了碳纳米管的结团和石墨烯的堆叠现象,改善了悬浮性。针对3～5μm波段,计算得到碳纳米管、石墨烯及碳纳米管/石墨烯/碳复合材料平均红外透过率分别约为9%、10%和5%,复合材料的有效遮蔽时间相比碳纳米管、石墨烯分别增加了约13%和21%;对8～14μm红外波段的平均红外透过率分别约为3%、5%和4%,复合材料有效遮蔽时间相比碳纳米管、石墨烯增加了约28%和13%。碳纳米管/石墨烯/碳复合材料改善了单一碳材料的悬浮性能和红外光谱吸收性能,对中红外的干扰性能增强,对远红外的干扰性能有所下降,但有效干扰时间仍有所提高,其远红外干扰性能有待进一步改进。     

CNTs/KClO4复合材料的形貌特征及热行为

为有效避免点火药中纳米级氧化剂颗粒的团聚,进一步提高点传火稳定性,通过NH4ClO4溶液和KOH溶液的复分解反应制备了碳纳米管/高氯酸钾(CNTs/KClO4)复合材料。用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、差热分析(DSC)和比表面积(SSA)分析研究了CNTs/KClO4复合材料的形貌特征及热行为。结果表明:用这种方法制备的KClO4能有效涂敷在碳纳米管上。与纯CNTs相比,负载KClO4的碳纳米管管径明显增粗,CNTs/KClO4复合材料的比表面积降低了40.719 m2·g-1。与KClO4相比,CNTs/KClO4复合材料的热分解温度前移了75℃,晶型转变峰温前移了5℃。与以KClO4为原料制备的Mo/KClO4点火药相比,以CNTs/KClO4复合材料为原料制备的Mo/KClO4点火药的热导率提高了33.9%。     

NGO/NC复合含能材料的制备及热分解性能

为了提高硝化纤维素(NC)的热分解性能,以硝化石墨烯(NGO)作为含能燃烧催化剂与NC进行复合,制备了NGO/NC复合含能材料。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和场发射扫描电子显微镜(SEM)分别研究了NGO/NC复合含能材料的结构和形貌,采用同步热分析仪(TG-DSC)研究了NGO对NC热分解的催化性能。结果表明,当NGO的添加量为1%时,NC的结构不会明显改变,NGO/NC复合含能材料为多孔的三维网络状,且NC的表观分解热由339 J·g~(-1)增加至2132 J·g~(-1),放热峰温度由201℃提高至213℃,质量损失为96%,表明NGO的加入提高了热稳定性,增加了表观放热量。     

CNTs负载Fe2O3的制备及催化氧化剂的热分解研究

采用液相沉淀法制备了沉积于碳纳米管(CNTs)表面的Fe2O3纳米粒子(CNTs/Fe2O3),用透射电子显微镜(TEM)、光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射仪(XRD)对其进行了表征。研究了CNTs/Fe2O3纳米粒子对高氯酸铵(AP)、二硝酰胺铵(ADN)和硝酸铵(AN)的催化热分解。结果表明,CNTs表面上均匀地负载了平均粒径为22nm的α-Fe2O3。添加了1%、3%和5%CNTs/Fe2O3纳米粒子的AP的初始分解温度分别降低了33.7,40,50.8℃,热分解峰温分别降低了14.7,22.9,26.4℃。添加1%CNTs/Fe2O3纳米粒子的ADN和AN的初始分解温度分别降低了12.1,3.6℃,热分解峰温分别降低了18.6,6.6℃。     

碳纳米管在AP热分解中的助催化性能

分别用溶液还原法和化学气相沉淀法制备了纳米Cu粉和Cu/CNTs（碳纳米管）复合催化剂粒子,并用TEM、SEM、XRD、FT-IR对其进行了表征;用DTA研究了纳米Cu粉和Cu/CNTs复合催化剂粒子对AP热分解的催化作用.结果表明,纳米Cu粉使AP热分解的高温分解峰温降低130.2 ℃,低温分解峰温降低了35.1 ℃,而纳米Cu/CNTs复合催化剂粒子使AP热分解的高温分解峰温降低126.3 ℃,且与低温分解峰重叠,证明碳纳米管促进了纳米Cu粉对AP热分解的催化.     

介孔碳纳米球/RDX主客体含能复合材料的制备及热分解性能

为探究介孔碳纳米球(MCS)对氧化剂环三亚甲基三硝铵(RDX)热分解性能的影响,通过双模板法制备出粒径约350 nm的MCS,利用主客体化学技术将RDX晶体引入MCS孔内及表面,得到MCS/RDX复合物。采用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)对MCS和MCS/RDX复合物的形貌和结构进行表征;通过傅里叶红外变换光谱(FTIR)研究了MCS与RDX之间的界面相互作用;利用差示扫描量热-热重分析(DSC-TG)研究MCS/RDX复合物的热行为,相比纯RDX,MCS/RDX复合物的分解温度降低13℃,放热量增加,表观活化能从234.87 kJ·mol^-1降低到126.48 kJ·mol^-1。采用落锤撞击感度仪和静电火花装置测试所得材料感度。与纯RDX相比,MCS/RDX复合物的撞击感度和静电火花感度明显降低。这些结果表明,MCS对RDX的热分解具有较好的催化性能,并能降低RDX的感度。     

热老化及辐照对TATB基PBX热膨胀性能的影响

为了掌握TATB基高聚物粘结炸药(PBX)件受热及辐照环境影响后的尺寸稳定性情况,研究了该PBX经高温老化、γ及中子辐照实验后的热膨胀性能。结果表明,经高温55℃、65℃和75℃老化60 d后,该TATB基PBX热膨胀系数出现了下降,且热老化温度越高,热膨胀系数越小,但经一定条件下的γ及中子辐照环境试验后,其热膨胀性能却无明显变化。     

椅式(5,5)单壁碳纳米管内硝基甲烷热解反应的理论研究

采用完全活性空间自洽场方法（CASSCF）以及组合的量子化学ONIOM方法,研究了硝基甲烷受限于椅式（5,5）单壁碳纳米管内的结构及热解过程。分子结构分析表明,椅式（5,5）碳纳米管内的硝基甲烷其构型发生扭转,Cs对称性消失,C—N键长略微缩短。热解势能面分析发现,硝基甲烷单体沿C—N键的热解是一个无过渡态的解离过程,而硝基甲烷在椅式（5,5）碳纳米管内的热解需经历一个过渡态,所需克服的能垒约为198kJ&#183;mol^-1,比硝基甲烷单体的解离能降低了21kJ&#183;mol^-1左右。此外,计算结果还表明,椅式（5,5）碳纳米管内的硝基甲烷热解过程中的分子结构、NO2和CH3基团电荷变化与单体解离过程亦有所不同。     

四唑基功能化的单壁碳纳米管的制备与表征

利用在单壁碳纳米管(SWCNTs)侧壁的重氮化反应,制备了四唑基共价键功能化的单壁碳纳米管(SWCNTs-CN4),红外衰减全反射光谱和拉曼光谱表明四唑基团结构完整,并且通过共价键引入到碳纳米管表面。X-射线光电子能谱(XPS)表明SWCNTsCN4中氮元素含量为14.8%,经XPS计算,SWCNTs上每100个碳原子上对应4.9个四唑基。