Janus亲/疏复合材料的制备及研究进展

近年来,Janus亲/疏复合材料因其特殊的润湿结构受到广泛关注。随着人们对Janus亲/疏复合材料认识和研究的不断深入,相应的制备技术愈发成熟,其应用领域也在不断扩大。文中简单介绍了Janus亲/疏复合材料的定向运输机制;重点总结了Janus亲/疏复合材料的制备方法,其中包括静电纺丝法、材料复合法、相分离法、光化学改性法、化学沉积法等,并对各种方法的优缺点进行了对比分析,同时对Janus亲/疏复合材料应用研究进行了归纳总结。最后,对Janus亲/疏复合材料的制备技术及应用领域进行了展望。     

基于铁粉还原的LiFePO4/C合成路径及其电化学性能研究

使用还原铁粉作为铁源, 通过超细球磨与喷雾干燥、高温煅烧技术制备了球形微纳米LiFePO₄/C复合材料。使用DSC/TG以及XRD对LiFePO₄/C复合材料的形成过程进行了分析; 使用SEM、穆斯堡谱仪等手段对复合材料进行分析; 使用电化学工作站、容量测试仪对其充放电行为进行分析。研究发现, 使用该合成技术路线, 在500~700℃下能够合成LiFePO₄/C复合材料。获得的LiFePO₄/C复合材料具有规则的球形外貌, 平均尺寸4~5 μm。该微米颗粒由200 nm左右细小颗粒组成, 颗粒间具有纳米尺寸微孔。穆斯堡谱仪测试结果表明, 复合材料中Fe处于+2价的价态。复合材料在1C倍率下表现出稳定的充放电行为, 平均比容量在156 mAh/g, 300次循环后, 容量保持率为92.8%。该技术制备的LiFePO₄/C复合材料具有潜在的应用价值。     

乳液聚合法制备纳米ZnO/聚合物复合材料的研究进展

纳米ZnO/聚合物复合材料结合了纳米ZnO优异的物理化学性能和聚合物易加工、高强度的特点,可广泛应用在电子、环保、化工、生物工程等领域。乳液聚合法因工艺简单、安全,条件温和,成本低等优点被广泛用于制备纳米ZnO/聚合物复合材料。对乳液聚合法制备纳米ZnO/聚合物复合材料的研究现状进行了综述。首先阐述了制备纳米ZnO/聚合物复合材料的乳液聚合方法,并对各种方法进行比较;然后归纳了纳米ZnO/聚合物复合材料的形成机理,并对纳米ZnO/聚合物复合材料在光电、抗紫外与抗菌、涂料等方面的应用现状进行了总结;最后,提出了纳米ZnO/聚合物复合材料未来的发展方向。     

复合材料CdS/Al-HMS的制备及可见光催化降解污染物制氢活性研究

采用模板法、离子交换法、沉淀法和浸渍法等多步反应合成了系列CdS/Al-HMS和负载的Pt/CdS/Al-HMS光催化复合材料; 利用XRD、TEM、XRF及UV-Vis漫反射光谱等分析技术对其进行了表征; 研究结果表明: CdS的复合量是影响CdS/Al-HMS复合材料结构的主要因素.当CdS复合量较低时,形成掺杂复合材料; 当CdS复合量较高时,形成纳米复合材料. 载6%Pt后的CdS/Al-HMS光催化复合材料降解甲酸的最高产氢速率为22.3mL/h, 420nm处的表观量子产率为12%.     

木质素磺酸钙/高密度聚乙烯复合材料的力学性能

采用木质素磺酸钙（CL）填充高密度聚乙烯（HDPE）制备CL/HDPE复合材料,利用SEM、DSC、XRD对CL/HDPE复合材料进行表征,并对其强度、蠕变行为及应力松弛等力学性能进行测试。结果表明,CL/HDPE复合材料具有良好的结合界面和热稳定性;CL的加入可以提高CL/HDPE复合材料的弯曲强度,但对其冲击强度会产生不利影响;CL含量的增加有利于提高CL/HDPE复合材料的抗蠕变性能和抗应力松弛能力,而温度的升高会对CL/HDPE复合材料的蠕变行为和应力松弛产生不利影响。      

La/Hβ-Al2O3复合材料改善轻汽油醚化活性

采用La³⁺交换法制备La/Hβ-Al₂O₃复合材料,用于改善轻汽油的低温醚化活性。借助XRD、XRF、BET、FTIR、NH₃-TPD、PyIR、FETEM-EDX等分析手段对复合材料的理化性能进行表征,其中XRD、XRF、BET和FTIR的表征结果显示,少量La³⁺的引入对复合材料的晶相结构和骨架结构无明显破坏作用,而适度的La³⁺交换反而具有扩孔效果;NH₃-TPD和PyIR的分析结果表明,经La³⁺交换后复合材料的酸量和酸强度有所减弱,但引入的La³⁺可以形成新的B酸中心,使中强酸比例和B酸中心数目得到提高;FETEM-EDX分析结果证实镧物种主要存在于复合材料中的Hβ分子筛上。对该复合材料的低温醚化活性评价结果显示,La³⁺交换法可以改善复合催化剂的轻汽油醚化活性,催化剂0.1 La/Hβ-Al₂O₃表现出最佳活性,产物甲基叔戊基醚收率最高可达58.13%。对该催化剂进行300 h寿命考察,证实其具有较好稳定性及可再生性。     

成型压力对5428VB/T700复合材料微观结构与性能的影响

5428VB/TT00预浸料适于真空成型高性能复合材料.为了进一步提高该类材料的通用性,本工作采用热压罐法成型5428VB/TT00复合材料,研究了加压时机、施加压力大小等对复合材料基本力学性能的影响,采用超声扫描、微观结构分析等对复合材料板材质量进行了分析,并和相应的真空成型5428VB/T700复合材料进行了比较.结果表明,在130℃/1h前施加0.3～0.6MPa的压力,5428VB/T700复合材料的短梁剪切强度相对于真空压力成型体系有较明显降低,但随压力的增大有增加趋势;在130℃/1.5～2.0h施加0.3～0.6MPa压力时,5428VB/T700复合材料的基本力学性能相对于130℃/1h前施加压力的体系有较明显提高,并随压力的增大有增加趋势,当施加的压力达到0.6MPa以上时,复合材料的基本力学性能和质量优于相应的真空压力成型复合材料体系.分析了复合材料成型过程中的气泡运动历程以及孔隙的形成原因等.     

纳米TiO2对木纤维/聚丙烯复合材料抗紫外老化性能的影响

木塑复合材料作为室外建筑装饰材料时,暴露在紫外光的照射下,易老化导致其力学性能降低、使用寿命减少。将具有高效紫外线屏蔽能力的金红石型纳米TiO₂经硅烷偶联剂KH-570表面改性后,与木纤维(WF)、聚丙烯(PP)等制备了TiO₂-WF/PP复合材料。对TiO₂-WF/PP复合材料进行了人工加速紫外老化,并利用FTIR、TG、SEM、力学性能分析、颜色变化分析等手段,探究了纳米TiO₂对WF/PP复合材料抗紫外老化的影响。结果表明:改性纳米TiO₂粒子在WF/PP复合材料中均匀分散,无明显团聚,且其加入显著提高了复合材料的热稳定性;TiO₂-WF/PP复合材料随着老化时间的延长,力学性能下降相对较小且颜色变化较小。当纳米TiO₂的质量分数为2 wt%~3 wt%,老化2 000 h时后,TiO₂-WF/PP复合材料的拉伸强度、冲击强度仅分别下降10.0%和12.6%;未加入纳米TiO₂颗粒的WF/PP复合材料,则分别下降20.2%和22.6%。      

不同植物纤维/PBS复合材料的性能差异比较

采用不同禾本科植物纤维对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)进行改性,利用热压成型工艺得到植物纤维/PBS复合材料。研究了植物纤维颗粒大小及含量对复合材料力学性能的影响,通过力学性能测试、热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、接触角测量等方法比较了不同植物纤维/PBS复合材料性能的差异。研究结果表明,120mesh植物纤维添加量为5%时,复合材料性能最优;竹纤维复合材料较稻草、小麦纤维复合材料具有更优的力学性能、热稳定性、疏水性;禾本科植物纤维的纤维素、综纤维素结晶度越高,植物纤维复合材料性能越好。     

聚乙二醇改性相变微胶囊制备MicroPCMs-WF/HDPE复合材料物理力学性能

以正十二烷醇（DA）为芯材,密胺树脂（MF）和聚乙二醇改性密胺（PMF）树脂为壁材制备了相变微胶囊（MicroPCMs）,并分别添加到木粉/高密度聚乙烯（WF/HDPE）复合材料中,获得了具有相变蓄热能力的MicroPCMs-WF/HDPE复合材料。采用SEM、FTIR和纳米压痕等方法对MicroPCMs的表面形态、力学性能进行了分析与表征,同时对MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的物理力学及热性能进行了测试。结果表明:经聚乙二醇改性后,改性微胶囊（PMF-MicroPCMs）的弹性模量和硬度较未改性微胶囊（MF-MicroPCMs）分别增加了13.9%和30.0%;MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的熔融温度区间（22.2~28.7℃）满足人体舒适温度范围,较纯WF/HDPE复合材料温度变化速率明显减缓;相比纯WF/HDPE复合材料,MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的吸湿性、冲击强度和表面硬度增加,弯曲和拉伸性能下降;PMF-MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的性能均优于MF-MicroPCMs-WF/HDPE复合材料,且达到了木塑装饰板材的力学性能标准要求。      

多壁碳纳米管-丙烯酸酯嵌段共聚物共改性环氧树脂三元复合材料性能

采用多壁碳纳米管(MWCNTs)和丙烯酸酯嵌段共聚物(ACRBC)协同改性制备了多壁碳纳米管-丙烯酸酯嵌段共聚物/环氧树脂(MWCNTs-ACRBC/EP)三元复合材料。通过FTIR、 XPS和SEM对强酸处理后的MWCNTs的性能进行表征,利用DSC法对MWCNTs-ACRBC/EP复合材料的固化反应参数进行表征,采用DMA对MWCNTs-ACRBC/EP复合材料的耐热性进行表征,采用电子力学试验机对MWCNTs-ACRBC/EP复合材料的力学性能进行测试。结果表明:强酸处理后在MWCNTs表面成功形成反应官能团。采用150℃×1 h+180℃×3 h作为MWCNTs-ACRBC/EP复合材料的固化工艺, MWCNTs-ACRBC/EP复合材料的玻璃化转变温度可达197.5℃,提高了13.3%, MWCNTs-ACRBC/EP复合材料的力学性能提高,抗弯强度为144 MPa,弯曲模量为3662 MPa,冲击强度为19.5 kJ/m^2。     

C／C—ZrC复合材料高温氧乙炔焰烧蚀性能及机理研究

采用基体改性技术将ZrC引入C／C复合材料中,制备了一种新型的C／C—ZrC复合材料。通过氧乙炔焰烧蚀实验,研究了ZrC含量及烧蚀时间对C／C—ZrC复合材料高温耐烧蚀性能的影响。用XRD和TEM对烧蚀后材料的相组成和微观结构进行了分析,结果表明,ZrC被氧化的主要生成物为ZrO2,伴有少量ZrC和C,含26．46％ZrC的C／C—ZrC复合材料,在氧乙炔焰烧蚀50s后,在材料表面生成致密的ZrO2膜,阻挡了氧对基体的扩散,并有隔热作用,有效保护复合材料被烧蚀和冲刷。实验表明,复合材料在高温氧乙炔焰烧蚀20s后,线烧蚀率和质量饶蚀率分别为0．012mm／s和0．0033g／s,比C／C复合材料分别降低7．6％和50％。     

冲击损伤对C/C复合材料烧蚀性能的影响

利用Split Hopkinson Pressure Bar(SHPB)装置, 对炭化铪含量为2wt％的C/C复合材料进行了载荷峰值为137MPa的动态冲击损伤, 采用氧乙炔烧蚀装置研究了冲击损伤对C/C复合材料烧蚀性能的影响, 并结合扫描电镜讨论了冲击损伤对样品烧蚀机理的影响. 研究结果表明: 与未受冲击的C/C复合材料相比, 冲击损伤后, 复合材料的质量烧蚀率增加了40％, 线烧蚀率增加了118％.     

热处理对炭/炭-铜复合材料载流磨损行为的影响

为探明炭/炭(C/C)多孔体热处理对炭/炭-铜(C/C-Cu)复合材料载流磨损行为的影响,采用化学气相渗透法(CVI)增密的C/C多孔体,再通过压力熔渗法制备C/C-Cu复合材料.采用载流动态磨损试验机测试C/C-Cu复合材料载流磨损行为,利用数字式三维视频显微镜和扫描电子显微镜观察复合材料磨损前后的表面形貌,研究了C/C多孔体经过2 000℃热处理对C/C-Cu复合材料载流磨损行为的影响.结果表明:C/C-Cu复合材料的质量磨损率和线磨损率比C/C多孔体未经热处理的复合材料分别降低了34.42%和17.84%;C/C多孔体经过2 000℃热处理,石墨化度提高,片层劈裂阻力减小,在载荷的作用下石墨片层易于劈裂形成细小的石墨微晶碎片,迅速填充修复表面缺陷,形成具有一定润滑作用、平整的摩擦膜,有效抑制了局部非均匀磨损的扩大,减弱了磨粒磨损和电弧放电引起的烧蚀、粘着、氧化磨损之间的循环交替磨损,载流磨损性能提高.     

PP/Talc复合材料的非等温结晶动力学

用差示扫描量热法(DSC)研究聚丙烯(PP)及PP／Talc复合材料的非等温结晶过程,加入滑石粉后,PP／Talc的结晶速率、结晶度得到明显提高。结合Avrami和Ozawa方程得出一个适合于非等温的结晶动力学方程,并由此获得PP／Talc复合材料的非等温结晶动力学参数,计算表明Talc能促进PP材料的结晶。     

酸化处理多壁碳纳米管/氰酸酯树脂复合材料性能

采用酸化处理的多壁碳纳米管（MWCNTs）增强双酚A型氰酸酯-酚醛型氰酸酯（BCE-NCE）树脂。通过SEM、TEM对MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料微观结构进行表征,利用DSC、DMA和TG/DTA对MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料热性能进行研究,采用电子拉力机对MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料力学性能进行测试,采用谐振腔法对MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料介电性能进行测试。结果表明,混酸处理过的MWCNTs在BCE-NCE树脂基体中的分散效果较好。MWCNTs对BCE-NCE树脂热力学性能影响不大,当MWCNTs添加量为0.8wt%时,BCE-NCE树脂玻璃化转变温度（T_g）从298℃下降到285℃,但仍维持较高水平。当MWCNTs添加量为0.6wt%时,MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料冲击强度为11.40 kJ/m²,提高了40.7%。MWCNTs的加入增加了BCE-NCE树脂介电常数和介电损耗,当MWCNTs添加量为0.8wt%、频率为1 GHz时,MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料介电常数为5.1,介电损耗为0.032。因此,MWCNTs/BCE-NCE树脂复合材料未来可在耐高温复合材料和电子等行业应用。     

纳米TiO_2/PC-PP光扩散复合材料的结构与性能

采用熔融复合的方法制备了纳米TiO_2/聚碳酸酯-聚丙烯(TiO_2/PC-PP)光扩散复合材料。分别采用SEM和DSC研究了纳米TiO_2/PC-PP复合材料的微观结构和等温结晶性能,并研究了复合材料的热稳定性与光学性能。结果表明:纳米TiO_2的加入使得光扩散体系中分散相的平均尺寸变小,形态更加均一,并且随着复合材料中纳米TiO_2质量分数的增加,复合材料的半结晶时间逐渐延长,总体结晶速率变慢。纳米TiO_2的加入使复合材料的初始热降解温度以及最终残余量升高,当PP中纳米TiO_2质量分数为5%时,复合材料的透光率达到80%,雾度为88%,此时纳米TiO_2/PC-PP复合材料的光扩散性能较好。     

凹凸棒粘土对炭黑/环氧复合材料电性能的影响

通过溶液混合法制备了凹凸棒(ATT)/炭黑(CB)/环氧树脂(EP)复合材料。使用紫外可见光光谱仪(UV-Vis)和Zeta电位测试仪对CB和(或)ATT在丙酮溶剂中的分散稳定性进行了研究。使用扫描电子显微镜(SEM)和电阻仪分别研究了不同填料比例以及含量对EP复合材料微观结构和电阻率的影响。结果表明,ATT的加入可以有效增强CB在溶剂中的分散稳定性并促进EP基体中导电网络的形成。当CB与ATT质量比为5∶1时,复合材料的电阻率比不添加ATT时下降了2个数量级;其渗流阈值(1%)(质量分数,下同)小于具有相同填料含量的CB/EP复合材料(1.8%)。最后探讨了ATT对CB/EP复合材料电性能影响的可能机理。     

高密度石墨泡沫及其石蜡复合材料的热物理性能(英文)

以中间相沥青和添加中间相炭微球的沥青为原料,调整发泡压力和发泡温度制备沥青泡沫,经1273K炭化和2973K石墨化,制备了高密度石墨泡沫。为了进一步提高石墨泡沫的密度,采用573 K的沥青反复浸渍炭化未添加中间相炭微球的沥青在1273K下所制的泡沫炭,再经2973K石墨化获得增密度后的石墨泡沫。而后制备了相应石墨泡沫/石蜡复合材料。研究了石墨泡沫热物理性能的影响因素和石墨泡沫/石蜡复合材料的热行为。研究表明:沥青组分、发泡温度和发泡压力决定了石墨泡沫的结构和热物理性能,而石墨泡沫的热导率决定了复合材料的热行为。与石蜡相比,石墨泡沫/石蜡复合材料的热扩散系数提高了768至1588倍。石墨泡沫/石蜡复合材料的潜热与石蜡的质量分数成正比。该复合材料是快速响应电子散热材料的良好选择。     

聚乙烯醇缩丁醛/纳米TiO2复合材料的制备及性能研究

制备了不同聚乙烯醇浓度的聚乙烯醇缩丁醛(PVB),利用偶联剂和超声波分散法对纳米TiO2进行了表面处理,用共混法制备了PVB/纳米TiO2复合材料.采用FT-IR、XRD、SEM等测试手段表征了复合材料的红外吸收性能、光学性能、结构和微观形貌,测试了复合材料的力学性能.结果表明:由于纳米TiO2粒子的加入,复合材料的韧性得到明显提高,其断裂伸长率为纯PVB的6～8倍左右,同时使PVB/TiO2纳米复合材料具有良好的紫外线屏蔽性能.该材料的制备方法简便、易于操作,具有一定的工业应用前景.