碳纤维/碳纳米管混杂填充聚合物复合材料导热性能研究

为探明材料的导热性能和力学性能的协同增效机制,以碳纤维(CF)/碳纳米管(CNT)混杂填充聚酰胺6(PA6)复合材料为实验对象,研究了CNT表面处理工艺对PA6/CNT/CF结合界面形貌、力学性能及导热性能的影响。结果表明:与单一填充CF相比,CNT的加入在CF与基体界面间形成"桥架"结构,降低了界面热阻,材料的力学性能与导热性能均有所提高;CNT表面镀镍处理后与CF的相互作用进一步增强,促使其附着在CF表面,使CF与基体间的啮合作用增强,可显著提高材料的导热性能与力学性能。     

碳纳米管/碳纤维混杂多尺度增强体研究现状

碳纳米管(CNTs)优异的力学性能使其成为复合材料的理想增强材料,将CNTs引入到碳纤维(CF)表面制备CNTs/CF纳、微米复合增强体,可同时改善复合材料的界面剪切强度和冲击强度,从而获得具有优异综合性能的复合材料。本文综述了CNTs/CF混杂多尺度增强体的制备方法及其复合材料的性能。     

碳纳米管/聚合物基导热复合材料研究进展

碳纳米管（CNTs）由于优异的轴向导热性能,是目前制备高热导率聚合物基复合材料的一类重要填料。本文综述了近年来CNTs增强聚合物复合材料的研究进展,探讨了CNTs/聚合物复合材料的导热机理以及CNTs用量、尺寸及结构、表面改性、混杂CNTs粒子和聚合物基体结构等因素对CNTs/聚合物复合材料热导率的影响。同CNTs/聚合物的电导率相比,热导率远低于预期值,归因于CNTs/树脂界面间的声子频率失配现象导致了声子在界面的散射及很高的界面接触热阻,从而降低了体系热导率。分析和总结了改善体系热导率的方法和措施,采用特殊工艺使CNTs在基体内形成特殊的隔离结构或者取向结构是CNTs/聚合物导热复合材料的未来研究及发展方向。     

碳纳米管/碳纤维增强聚苯硫醚复合材料研究

研究了采用碳纤维(CF)和碳纳米管(CNTs)增强聚苯硫醚(PPS)的力学性能和导电性能。实验分别采用CF和CNTs为添加剂,通过球磨混合后在平板硫化机上进行模压成型,制备出CF/PPS、CNTs/PPS和CNTs/CFPPS/复合材料。采用万能试验机测试复合材料的拉伸性能;采用数字式四探针测试仪测试材料的电导率。实验研究了CF和CNTs含量对其复合材料的导电性能和力学性能的影响,并进一步研究同时添加CF和CNTs对复合材料增强作用。通过分析复合材料的导电性能和力学性能,分别得出CF含量为20%、CNTs含量为15%时复合材料的力学性能和导电性能较理想。采用CF和CNTs同时增强PPS时,当CF添加16%、CNTs添加4%时,CNTs/CF/PPS复合材料性能较好。此外,对CF和CNTs增强机制进行初步讨论。     

碳纳米管的表面性质对PA6/PP复合材料摩擦性能的影响

研究了表面性质不同的碳纳米管与尼龙6(PA6)、聚丙烯(PP)熔融复合材料的摩擦磨损性能.结果表明:强酸氧化后的碳纳米管CNTs和原位聚合的碳纳米管母粒YWCNTs能够均匀地分散在相容剂增客的PA6/PP体系中,但碳纳米管表面的有机基团决定了碳纳米管与PA6以及PA6与PP相的粘结强度和材料的摩擦磨损性能.YWCNTs表面的-NH2增强了与基体PA6的相容性.相容剂PP-g-(ITA-co-St)的-COOH基团反应使得碳纳米管与PP相的界面作用增强,复合材料PA6/PP/PP-g-(ITA-co-St)/YWCNTs的磨损量最低,耐磨性最好.     

镀镍石墨/甲基乙烯基硅橡胶导电复合材料的制备与性能

研究了硅烷偶联剂的种类、用量以及导电填料的用量对镀镍石墨/甲基乙烯基硅橡胶导电复合材料硫化特性、导电性能和力学性能的影响.探讨了复合材料中导电网络的形成杌理.结果表明,采用含有双键的硅烷偶联剂处理镀镍石墨后,复合材料的硫化时间明显延长,硫化速率减慢;用6质量份乙烯基三乙氧基硅烷对镀镍石墨进行表面处理后,复合材料的导电性能和力学性能均得到提高;随着镀镍石墨用量的增加,复合材料的体积电阻率逐步下降,并且出现逾渗现象;采用偶联剂进行表面处理后的镀镍石墨有利于其在基体中分散形成相对稳定的刚性填料网络,使材料获得较低的体积电阻率.     

碳纳米管填充复合材料体系的导热模型研究进展

综述了以聚合物为基体的碳纳米管填充复合材料导热模型，分析了复合材料热传导体系中碳纳米管(CNTs)填料的作用机制，归纳了均质模型、非均质模型和随机分散模型等，总结了导热模型常用的数值计算方法。这些模型丰富了导热理论，可以对复合材料导热系数进行初步预测，但在数值上都存在近似或者简化处理，对碳纳米管复合材料预测广谱性较差，若要提高预测准确性，需要更深入探究分子界面处的热阻。     

偶联剂处理BN对PA6基绝缘导热复合材料性能的影响

以绝缘导热填料氮化硼(BN)填充聚酰胺6(PA6)作为研究对象,选择双氨基硅烷偶联剂DAMO-T作为改性剂,分别用溶液法和物理分散法处理后的BN粒子填充PA6。通过对BN粒子进行红外光谱(FTIR)及复合材料扫描电镜(SEM)表征,测试了复合材料导热性能。结果表明,偶联剂DAMO-T与BN表面的悬挂键发生化学反应;显著缩小BN与PA6基体间的间隙并使两相间树脂带增多;未反应偶联剂在基体中会小幅降低导热系数;偶联剂DAMO-T与BN质量比为1∶5,BN填充量达到50%时,复合材料的导热系数可达1.812 W/(m·K)。     

表面处理对PA6/CF复合材料力学性能与破坏形态的影响

通过碳纤维(CF)表面官能团的酰氯化,利用酰氯作为己内酰胺阴离子聚合的活化剂,成功地制备了表面接枝尼龙6(PA6)的CF。研究了表面己内酰胺稳定化并阴离子接枝PA6的CF对PA6／CF复合材料力争性能与破坏形态的影响。结果表明,表面接枝PA6后的PA6／CF复合材料界面相互匹配,改善了复合材料界面的相互作用,提高了复合材料的剪切强度,复合材料剪切破坏呈部分非界面脱粘破坏。     

功能化碳纳米管/炭黑复合橡胶性能研究

表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对碳纳米管进行非共价键改性包覆,研究功能化碳纳米管与炭黑复合材料性能。结果表明,十二烷基苯磺酸钠与碳纳米管的石墨表面形成π-π堆叠,可有效阻止碳纳米管间的团聚。功能化碳纳米管/炭黑复合材料硫化时间缩短,加工性能得到改善,断裂伸长率提高66.1%,导热率提高8.4%。Payne效应和TEM表明,十二烷基苯磺酸钠包覆碳纳米管可有效改善碳纳米管在橡胶基体中分散,也改善了炭黑在复合材料中的分散。混合填料在橡胶基体均匀分散,加强了填料与基体的界面作用,建立良好的三维空间网络结构,使复合材料性能得到改善。