纳米SiO_2改性聚四氟乙烯复合材料的研究进展

从纳米SiO_2和聚四氟乙烯(PTFE)各自性能出发,综述了纳米SiO_2-PTFE复合材料的几种制备方法,阐述了PTFE优异的性能以及应用。最后,展望了纳米SiO_2对PTFE改性的研究进展及应用前景。     

球形微米和纳米级SiO_2的生产新工艺

1　球形微米和纳米级ＳｉＯ2的用途目前,世界上每年生产18万ｔＳｉＯ2电子封装材料,研磨法制取的ＳｉＯ2占70%左右。球形ＳｉＯ2每年销量2～3万ｔ。不规则ＳｉＯ2在封装时其封装密度小,在温度变化时其膨胀系数大,这对电子元件会造成不稳定。而球形的ＳｉＯ2作封装材料时,由于提高了致密性,导致密度增大,结果使膨胀系数缩小,提高了电子元件工作的稳定性和可靠性。塑料封装大规模、超大规模集成电路所需环氧模塑料,它的填充料大部分或全部都是球形二氧化硅粉(俗称硅粉),其质量占模塑料质量的80%～90%。所以球形硅粉的质量及其国产化就显得十分…     

纳米SiO_2改性环氧树脂复合材料的热稳定性及使用寿命

利用纳米SiO_2接枝改性环氧树脂,探索改性涂层的热降解过程与动力学模型之间的关系,以便观察其结构及了解其工作温度。利用KH550改性纳米填料,测试不同含量的纳米填料对环氧树脂热稳定性的影响。采用TGA和DTA分析纳米SiO_2改性环氧树脂复合材料热降解过程中的热特征温度,从而确定动力学参数和模型拟合方法。所获得的动力学参数被用来在整个降解过程建模。结果表明:得到的动力学三联体用于构建纳米SiO_2改性环氧树脂基复合材料的降解模型,展示了温度对降解时间以及降解速率的影响程度。得出了环氧树脂的使用寿命及其复合材料工作温度的变化范围。     

SiO_2离子纳米粒子/聚苯硫醚复合材料的性能

以纳米SiO_2为核,通过表面接枝3-(三甲氧基硅丙基)二甲基十八烷基氯化铵,然后与壬基酚聚氧乙烯醚磺酸钠进行离子交换反应,得到室温可流动SiO_2离子纳米粒子。将粒子作为填料与聚苯硫醚(PPS)共混制备复合材料。透射电镜结果表明7%(质量分数)填充量时粒子均匀分散在PPS基体中;力学测试表明粒子能够提高PPS的断裂伸长率,7%填充量时弹性模量最大;断面扫描电镜结果表明SiO_2离子纳米粒子通过其表面有机长链离子聚合物与PPS基体相互作用能够提高材料的韧性。热重分析结果表明10%填充量能够降低复合材料的初始热分解温度,这可能与填充量高时,表面柔性分子链降低聚合物分子链刚性所致。     

PMMA-b-PHEA/纳米SiO_2复合材料的制备和表征

通过分步法合成了PMMA-b-PHEA嵌段共聚物,采用硅烷偶联剂KH-570对纳米SiO2进行改性,得到活化SiO2,进而在THF溶剂中制备出PMMA-b-PHEA/纳米SiO2复合材料,通过GPC、FTIR、TGA、DTA、SEM等方法对嵌段共聚物以及复合材料的结构和性能进行了分析。结果表明:嵌段共聚物PMMA-b-PHEA与活化纳米SiO2形成复合材料,且纳米SiO2粒子在聚合物基体上分散性较好。与嵌段共聚物PMMA-b-PHEA相比,复合材料的热稳定性能明显提高。     

纳米SiO_2改性环氧树脂复合材料的低温力学性能研究

对环氧树脂/纳米SiO2复合材料的低温力学性能进行了研究.在环氧树脂中加入SiO2形成复合材料,并采用对纳米颗粒表面进行硅烷偶联处理的方法实现了SiO2纳米粒子在树脂基体中的均匀分散.在液氮下对一部分复合材料进行冷冻,然后通过电子万能实验机和冲击实验机测试其低温力学性能,并与未冷冻的复合材料的室温力学性能进行比较.结果表明,复合材料低温下的拉伸强度比室温下的高,但冲击强度和断裂伸长率有所下降.     

微纳米SiO_2/低密度聚乙烯复合材料的空间电荷性能

高压直流绝缘材料中空间电荷积聚限制了直流输电的发展。为探讨微米SiO_2、纳米SiO_2、微纳米SiO_2及制备工艺对SiO_2/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料空间电荷特性的影响。分别利用SEM、FTIR和DSC等对不同SiO_2/LDPE复合材料的微结构、结晶特性等进行了表征,利用热刺激电流(TSC)法研究其陷阱特性,通过电声脉冲(PEA)法研究其空间电荷特性。结果表明:SiO_2的引入使LDPE的晶粒尺寸减小,结晶度提高;SiO_2/LDPE复合材料的TSC曲线所包络面积增大,微米SiO_2的引入使TSC峰向低温方向偏移,而纳米SiO_2的引入使TSC峰向高温方向移动;SiO_2/LDPE复合材料表现出对空间电荷不同程度的抑制作用。微纳米SiO_2/LDPE复合材料的制备工艺对其性能有一定的影响,以母料形式制备微纳米SiO_2/LDPE复合材料时,其性能与后加入无机颗粒对应的SiO_2/LDPE复合材料更接近。     

稻壳SiO_2/环氧树脂纳米复合材料的热性能研究

将稻壳用10%的盐酸处理后在600℃焚烧得到纯度为99.3%,比表面积为212g/cm2的SiO2,经硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性后的SiO2为无定形态,尺寸在30~50nm。将改性后的稻壳SiO2与EP复合,对SiO2/EP纳米复合材料的热膨胀过程进行了详细的研究。结果表明:稻壳SiO2的加入,能有效降低SiO2/EP纳米复合材料的热分解性能,其降低量随稻壳SiO2含量增加而增加。纳米复合材料在玻璃态(30℃≤T≤140℃)以及在大于180℃的橡胶态,热膨胀系数随温度变化不大,而在玻璃态与橡胶态的过渡区,材料随温度升高出现收缩。进一步研究发现材料的热循环次数对纳米复合材料的热收缩现象影响较大,热循环次数的增加能消除降低材料在升温过程的中的收缩现象,并有效降低材料的热膨胀系数。     

纳米SiO_2/有机硅改性聚丙烯酸酯复合材料性能研究

采用无皂乳液聚合技术和溶胶-凝胶技术,合成了纳米SiO2/有机硅改性聚丙烯酸酯无皂乳液,采用TEM和SEM观察了乳液和膜的微观结构。纳米复合无皂乳液具有优良的耐化学稳定性,随着纳米SiO2含量增加,乳液的离心稳定性降低;纳米SiO2/有机硅改性聚丙烯酸酯杂化膜的耐溶剂性显著好于有机硅改性聚丙烯酸酯膜,且随着纳米SiO2含量增加,杂化膜的耐溶剂性增加;杂化膜的透光性能好,且具有紫外光吸收特性;杂化膜含有的SiO2粒子的尺寸100nm,且均匀分散于聚丙烯酸酯组分中。     

低填充SiO_2/聚丙烯纳米复合材料的拉伸特性

通过对纳米 Si O2 辐照接枝聚合改性 ,结合熔融共混工艺制备了低填充 Si O2 / PP纳米复合材料。发现在一定拉伸速度和粒子含量下 ,经辐照改性的 Si O2 / PP纳米复合材料韧性得到显著提高 ,同时强度也有所增加。随拉伸速度的升高 ,纳米复合材料的模量和强度逐渐增大 ,而韧性则随之下降。断面扫描电镜观察表明 ,改性纳米粒子填充复合材料韧性提高的机理以空化和基体大面积剪切屈服为主     

Pickering乳液聚合法制备聚丙烯酸酯/SiO_2纳米复合材料

为了避免传统乳化剂在丙烯酸酯乳胶膜中残留导致产品光泽性和耐水性变差以及对环境污染的弊端,利用六甲基二硅胺烷(HMDS)对亲水性纳米SiO_2进行改性,使其亲水亲油性相当,从而代替聚丙烯酸酯合成过程中所使用的传统乳化剂,通过Pickering乳液聚合法制备了聚丙烯酸酯/Nano-SiO_2杂化的高分子纳米复合材料。采用傅里叶红外光谱(FTIR),粒径和Zeta电位测试,力学性能、吸水性测试,TEM、XRD以及热重分析对复合乳液及乳胶膜的结构与性能进行了表征。结果表明:疏水改性后的纳米SiO_2能够取代传统乳化剂稳定乳液,且随着SiO_2含量从0增加至2.0%,乳化能力不断增强,复合乳液平均粒径由526.5 nm降低至352.7 nm;复合材料的起始分解温度从331.7℃增加到343.6℃,拉伸强度从8.39 MPa增加至21.68 MPa,断裂伸长率从103.12%降低至50.54%,吸水率从16.884%下降至9.017%;复合材料的热稳定性、力学性能和耐水性等综合性能得到一定提高。     

纳米SiO_2/交联聚苯乙烯复合材料的合成及性能

以气相纳米二氧化硅为填料,交联聚苯乙烯(CLPS)为基体,采用原位本体聚合法制备了不同二氧化硅含量的SiO_2/CLPS复合材料,并利用透射电镜、红外光谱、差示扫描量热分析、热重分析和动态力学分析等技术对材料微观结构、热性能和介电性能进行了研究。结果表明,SiO_2质量分数不超过2%时,SiO_2颗粒以5~7 nm的粒径均匀地分散于交联聚苯乙烯基体中,聚合物基体与SiO_2产生较强的界面作用,形成了介电性能优异的纳米复合材料,介电常数和介电损耗分别保持在2.48~2.50和(4~8)×10-4之间;随着SiO_2含量进一步增加,材料的介电损耗显著增大,复合材料动态储能模量和玻璃化转变温度随SiO_2含量增加呈先上升后下降的趋势,在SiO_2质量分数为2%时达到最高,复合材料的玻璃化转变温度较纯CLPS有明显提高。     

EVOH/纳米SiO_2复合材料的溶液共混制备及其性能

采用化学沉淀法制备了纳米Si O2,并用硅烷偶联剂KH550对其进行原位改性,以N,N-二甲基甲酰铵为溶剂,采用溶液共混法制备了EVOH/纳米Si O2复合材料,并吹塑成薄膜。对纳米Si O2和复合材料进行了表征。结果表明,化学沉淀法制备的纳米Si O2为球形,粒径约20nm,原位改性效果良好。溶液共混法制备EVOH/纳米Si O2复合材料,纳米Si O2在EVOH中的分散性较好,EVOH/纳米Si O2(5%(质量分数)Si O2,KH550改性)复合材料相较于纯EVOH,拉伸强度提高96.3%,透湿、透气系数分别下降35.9%、51.1%,透光率达到75.6%,雾度为12.74%。     

PA6/SiO_2纳米复合材料的制备及性能研究

以可反应性纳米SiO_2为填料,通过原位聚合法制备了聚酰胺6(PA6)/SiO_2纳米复合材料。利用透射电子显微镜(TEM)、热重分析仪(TG)、红外光谱分析仪(FT-IR)、差热扫描量热仪(DSC)和X-射线衍射仪研究了纳米SiO_2的分散行为、界面强度、热稳定性能和结晶熔融行为等。设定纳米SiO_2的加入时间,探讨纳米SiO_2与PA6基体间的界面结构对复合材料性能的影响。结果显示,纳米SiO_2表面的反应性氨基能够与PA6分子链作用,形成强的界面效应;纳米SiO_2的异相成核作用,提高了PA6的结晶度;显著提高了PA6的力学性能;对基体材料的结晶熔融行为的影响较小。     

纳米SiO_2/环氧树脂复合材料的制备方法与性能关系

采用超声分散、机械剪切搅拌和纳米SiO_2粒子表面处理等多种分散工艺,制备了纳米SiO_2/环氧树脂复合材料。采用SEM、电子拉力机、粘弹谱仪和脉冲声管测试系统分别研究了纳米SiO_2/环氧树脂复合材料的微观结构、拉伸性能、动态力学性能和水声性能。结果表明,超声波分散法以及预处理法能够将纳米SiO_2粒子均匀分散在环氧树脂基体中,并且SiO_2粒子呈纳米尺度分布在环氧基体中。相对纯环氧树脂材料,纳米SiO_2/环氧树脂复合材料的拉伸强度提高了5%—30%,伸长率提高了2%—14%;储能模量随纳米SiO_2粒子的加入与均匀分散而提高,损耗因子则略有下降;吸声系数相对纯环氧树脂材料提高了6—10倍;而且纳米SiO_2/环氧树脂复合材料的常规力学性能、动态力学性能以及水声性能受纳米粒子的分散效果影响明显,分散越均匀,变化越大。     

PVC/可反应性纳米SiO_2复合材料的界面与性能

采用一种可以与氯乙烯(VC)发生共聚反应的可反应性纳米SiO2,通过原位悬浮聚合的方法制备了PVC/SiO2纳米复合材料。通过TGA、XPS分析,说明可反应性的纳米SiO2与PVC之间存在强烈的化学作用;考察了该纳米复合材料的微观形貌、力学性能,结果发现纳米SiO2在PVC基体中分散良好,含量为0.3%时,材料的拉伸强度、杨氏模量和断裂伸长率有最佳值,提出了纳米SiO2与PVC相互作用的机理。     

纳米SiO_2/聚甲基丙烯酸甲酯透明复合材料的制备及透光率

首先利用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)对纳米SiO_2进行表面改性(SiO_2-MPS),再通过原位聚合法在SiO_2-MPS表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。采用熔融共混法将未改性和改性SiO_2与PMMA共混制成预分散母料,再分别与PMMA熔融共混制备纳米SiO_2/PMMA透明复合材料。用FTIR、TG和SEM对不同表面处理的纳米SiO_2和纳米SiO_2/PMMA复合材料的结构进行表征,并对其冲击强度、接触角和透光率进行表征。结果表明:SiO_2-MPS/PMMA复合材料中纳米SiO_2与MPS、MPS与PMMA间形成化学键,接枝率分别达到10.01%和22.95%,SiO_2-MPS-PMMA在PMMA中分散性最好,团聚现象明显减少,与纯PMMA相比,SiO_2/PMMA、SiO_2-MPS/PMMA和SiO_2-MPS-PMMA/PMMA复合材料的冲击强度、与水接触角均略有提升,透光率达到90%左右,最高可达94.2%。     

纳米SiO_2改性彩色橡胶制品

众所周知，单纯的天然橡胶的各项性能指标并不令人满意。为了使其产品各项性能指标达到所需要求，通常在胶料中加入炭黑来提高强度、耐磨性和抗老化性，这种工艺比较成熟，但制品均为黑色。当前随着人们对色彩要求的不断提高，越来越多的科研人员从事彩色橡胶制品的开发、生产，但一直找不到合适的材料替代炭黑作为补强剂和抗老化剂，故使研制出来的彩色橡胶制品强度、抗老化性能均较差，这就限制了彩色橡胶的使用和推广。在橡胶工业中，人们一般从加工和使用两方面考虑橡胶制品的各种性能。而合成橡胶的补强、增韧、抗老化则是加工过程中的…     

纳米SnO_2/SiO_2复合材料的制备及其对H_2气敏性研究

采用锡粒氧化法合成纳米二氧化锡(SnO2),并以KH-550为改性剂,对纳米二氧化锡进行表面化学修饰,制得SnO2/SiO2复合材料,研究了不同条件下制得的SnO2/SiO2复合材料对H2的气敏性能。实验结果表明较佳的SnO2/SiO2复合材料制备工艺条件为:室温条件下,改性剂与纳米二氧化锡质量百分比为9%,在甲苯溶剂中反应3h。制备的SnO2/SiO2复合材料对1000ppm H2的气体灵敏度为37.506。     

MA-SEBS增容PP/SiO_2纳米复合材料的力学性能与结晶行为

聚丙烯/二氧化硅(PP/SiO2)纳米复合材料具有优异的加工、力学、热稳定等性能。如何实现SiO2在PP基体中的均匀分散及提高两相的界面相容性是制备PP/SiO2复合材料的关键。文中利用马来酸酐接枝的氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(MA-SEBS)作增容剂,采用熔融共混和注塑成型的方法制备了PP/SiO2纳米复合材料;研究了MASEBS对PP/SiO2复合材料的力学性能、断面形貌及结晶行为的影响。结果表明:添加MA-SEBS显著提高了PP/SiO2复合材料的冲击强度,使SiO2在PP结晶过程中能更好地起到异相成核作用,提高了复合材料中PP相的结晶温度、降低了PP的球晶尺寸。