石墨烯/硅橡胶复合材料的研究进展

阐述了通过石墨烯改性以及优化复合材料制备工艺来提高石墨烯在硅橡胶中分散性的研究进展,重点介绍了石墨烯的共价键改性和非共价键改性,以及溶液共混法和直接共混法两种石墨烯/硅橡胶复合材料制备方法。论述了石墨烯可以有效的提高硅橡胶复合材料的强度、导热率、热分解温度和电导率等。最后对石墨烯/硅橡胶复合材料在航空航天领域的研究前景进行了展望。     

石墨烯复合室温硫化硅橡胶的研究

研究了不同方法制备石墨烯和以六甲基二硅氮烷改性石墨烯对室温硫化硅橡胶力学性能的影响,并通过热空气老化试验和热失重分析(TGA)2种方法对改性石墨烯制备的室温硫化硅橡胶的耐高温性能进行了研究。结果表明,使用物理法制备的石墨烯复合室温硫化硅橡胶具有较好的导电性能,而氧化还原法制备石墨烯复合硅橡胶具有较高的力学性能。氧化还原法石墨烯表面经过六甲基二硅氮烷改性后,制备的室温硫化硅橡胶的力学性能得到提高,当加入量为1质量份时,就对室温硫化硅橡胶产生了良好的补强效果,并能大幅度提高室温硫化硅橡胶的抗热氧老化性能和热分解温度。     

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。     

高流动性尼龙6/改性氧化石墨烯复合材料的力学性能

用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对其进行改性得有机改性氧化石墨烯(OGO),再将OGO与高流动性PA6进行熔融共混,制备了高流动性PA6/OGO复合材料,对复合材料的力学性能进行了研究。结果表明:当OGO含量为0.6 wt%时,复合材料的力学性能最佳,拉伸强度提高17.8%,断裂伸长率提高4.7%,弯曲模量提高40.8%,实现了对高流动性尼龙6力学性能的改善。     

氧化石墨烯/NBR复合材料的制备及性能研究

以氧化石墨烯作为分散相加入丁腈橡胶基体中,通过机械共混法和乳液法分别制备氧化石墨烯/NBR复合材料。考察了加入不同量的氧化石墨烯对氧化石墨烯/NBR复合材料的力学性能、耐磨性能的影响。结果表明,与纯丁腈橡胶相比,所制备的氧化石墨烯/NBR复合材料的力学性能有较大提高;随着氧化石墨烯添加量的增加,复合材料的力学性能逐步增大;氧化石墨烯的添加量为2.0g时,复合材料的耐磨性能最好,熔体法和乳液法制备复合材料的磨耗指数分别为197.8%和211.8%。     

室温硫化硅橡胶／石墨烯复合材料的制备与性能

采用溶液共混法制备了以石墨烯和氧化石墨为填料的室温硫化硅橡胶复合材料,并对其导电性能和力学性能进行了研究。结果表明,当石墨烯质量分数为3％时,复合材料的拉伸强度提高200％左右;体积电导率提高了9个数量级,复合材料中石墨烯的逾渗阈值为1％。利用原位热还原法处理氧化石墨／硅橡胶复合材料,当处理时间为30min时,其体积电导率提高了3个数量级。     

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。     

石墨烯改性硅橡胶功能复合材料的制备及应用

综合性能优异的石墨烯改性硅橡胶复合材料在航天航空、电子电器以及医药卫生等领域展现出广泛的应用前景。总结石墨烯改性硅橡胶复合材料的主要制备方法及其优缺点,重点介绍具有特殊润湿性、导热性能和导电性能的石墨烯改性硅橡胶功能复合材料的研究进展。提高石墨烯的功能改性效率及石墨烯在复合材料中的含量和均匀分散性、实现复合材料的多功能化等是未来研究的难点和重点。     

表面改性对酚醛树脂/氧化石墨烯复合材料的力学性能与摩擦性能的影响

采用硅烷偶联剂KH550对氧化石墨烯(GO)进行表面改性,制备改性的氧化石墨烯(MGO),采用FTIR和XRD对MGO进行结构表征,通过共混、混炼、模压成型工艺制备酚醛树脂(PF)/MGO复合材料,研究GO的表面改性对PF复合材料的力学性能、动态力学性能和摩擦性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的磨损表面进行形貌分析。结果表明:GO的表面改性对提高PF复合材料的力学和动态力学性能、摩擦学性能具有明显效果,相比于未改性的PF/GO复合材料,其冲击强度提高了24.32%,弯曲强度提高了10.95%,弯曲模量提高了21.21%,松弛模量提高了42.22%,形变率降低了40.79%,同时改性的PF/MGO复合材料具有较高的摩擦系数和磨损率;扫描电镜观察结果显示,复合材料的磨损表面显得平整、光滑。     

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。     

石墨烯/炭黑/三元乙丙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/三元乙丙橡胶复合材料,研究了石墨烯/炭黑/三元乙丙橡胶复合材料的硫化性能、力学性能、磨耗性能以及复合材料的微观结构。结果表明,随着石墨烯的添加量的增加,复合材料拉伸强度逐渐提高,当添加量为1. 5 phr时,拉伸强度的数值达到最高,为21. 3 MPa,提高了约29%。而扯断伸长率则呈相反趋势。     

石墨烯/室温硫化硅橡胶复合材料的制备及性能

采用水合肼对氧化石墨进行还原获得石墨烯,通过高速剪切分散法将石墨烯分散到α,ω-羟基聚二甲基硅氧烷中,固化后得到石墨烯/室温硫化(RTV)硅橡胶复合材料。对石墨烯和复合材料的微观形貌进行了表征,并考察了复合材料的性能。结果表明,所制备石墨烯的厚度为1～3 nm,为具有较少层数的石墨烯片层结构;复合材料断面呈微相分离结构,但其差示扫描量热曲线只有1个玻璃化转变温度(Tg)。随着石墨烯用量的增加,复合材料的Tg升高,结晶熔点降低。石墨烯对RTV硅橡胶有增强作用,当石墨烯的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度达到0.35 MPa,较纯RTV硅橡胶的拉伸强度提高了67%。     

反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)/石墨烯纳米复合材料力学性能的研究

以石墨烯为填料,反式聚异戊二烯为基体,通过熔融法制备了反式聚异戊二烯/石墨烯纳米复合材料,并对其力学性能进行了探讨。实验结果表明:随着石墨烯含量的增加,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率增加。当石墨烯的质量分数为0.05%时,纳米复合材料拉伸强度最大,为44 MPa。添加石墨烯可以显著提高复合材料的力学性能。     

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℃。     

离子液体改性膨胀石墨制备硅橡胶复合材料

采用离子液体改性球磨膨胀石墨(Milled IL-EG)作为填料,成功制备离子液体改性膨胀石墨/硅橡胶(SR)复合材料。通过X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等表征方法研究离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸,[BMIM]PF6)改性球磨膨胀石墨对复合材料电学和热学性能的影响。结果表明膨胀石墨(EG)经离子液体改性后,成功被机械剥离成单层结构的石墨烯,石墨烯表面能够吸附离子液体。改性的石墨烯能均匀分散在硅橡胶复合材料中,更易形成导电网络,复合材料的导电性能显著提高。     

聚氨酯/石墨烯复合材料研究进展

以改性石墨烯作为聚氨酯的填料对其进行功能化研究为主线,举例简要说明了石墨烯填充聚氨酯树脂材料的制备方法和性能研究的类别.从聚氨酯/石墨烯复合材料的力学性能、热性能、电性能、阻燃性、抗菌性和耐腐蚀性等方面,分别概述了近年来石墨烯改性聚氨酯在高性能和功能性方面的进展情况,并对聚氨酯/石墨烯复合材料未来的发展趋势进行了展望.     

石墨烯定向排列增强聚合物基复合材料研究进展

在树脂基体中引入以石墨烯为代表的碳纳米材料可显著改善复合材料的力学性能、导热性能以及多功能性,从而为传统的复合材料注入新的内涵。纳米材料在复合材料中的排列形式将直接影响复合材料的性能。据文献报道,相比随机排列增强的复合材料,石墨烯定向排列增强的石墨烯/聚合物复合材料的强度可提高0. 5倍,韧性提高约1. 2倍,热导率提高约1倍。对此,本文总结了石墨烯定向排列增强聚合物复合材料的制备方法,包括层层自组装法、流动剪切诱导法、抽滤诱导定向法、外场诱导定向法等;并简述了每种制备方法的优缺点;分析了石墨烯定向排列对复合材料力学性能、导热性能、导电性能的增强效果,在此基础上,展望了石墨烯定向排列增强聚合物复合材料的发展前景。     

氨基改性氧化石墨烯及其与环氧树脂的复合

对氧化石墨烯的氨基改性进行了研究,并探索了其在环氧树脂复合材料中的应用。以鳞片石墨为原料,采用Hummers法制备了氧化石墨,进而超声剥离制备了氧化石墨烯。采用三乙烯四胺和乙二胺,用缩合剂法对氧化石墨烯进行改性,并制备相应的环氧树脂复合材料。通过X射线衍射、热重分析、红外光谱、拉曼光谱、扫描电子显微镜等测试方法对所制备的材料进行了表征。结果表明,通过改性可将三乙烯四胺和乙二胺引入氧化石墨烯的表面,且氧化石墨烯被部分还原;氨基改性氧化石墨烯作为分散相加入环氧树脂基体中制备的复合材料的弹性模量和拉伸强度较纯环氧树脂明显提高,拉伸强度最大提高约60 %,弹性模量最大提高约100 %。     

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。     

KH550改性SiO2/TP U复合材料的制备及性能研究

采用硅烷偶联剂(KH550)对SiO_2进行表面改性,采用溶液共混法制备了SiO_2/TPU复合材料,探究了不同改性工艺条件对SiO_2的改性效果,以及SiO_2添加量对复合材料力学性能的影响。实验结果表明,反应时间4 h、温度60℃、KH550浓度40%时对SiO_2的改性效果最佳,并制备SiO_2/TPU复合材料,通过力学性能比较,添加量为1%时复合材料的综合力学性能较好,同时能提高热稳定性。