炭黑填充型硅橡胶复合材料的制备及其性能研究

以硅橡胶为基体,T60导电炭黑为填料,制备了填充型硅橡胶复合材料。研究了炭黑填充量、硫化剂用量以及硫化时间对橡胶物理性能和导电性能的影响。结果表明:炭黑填充量、硫化剂用量以及硫化时间均会对橡胶的物理性能和导电性能产生影响。其中,炭黑填充量对橡胶的导电性能影响最为显著。当炭黑用量为20份,硫化剂用量为7份,硫化时间为11 min时,所得橡胶的物理和导电性能最佳,拉伸强度为5.67 MPa,扯断伸长率为133.1%,撕裂强度为16.9 kN/m,邵尔A硬度为81,体积电阻率为165Ω.cm。     

纳米碳化硅/液体硅橡胶复合材料非线性电导特性

为解决高压直流电缆附件中因复合绝缘材料电导率差异而引起的电场分布不均问题,采用纳米碳化硅为填料,对附件绝缘加成型液体硅橡胶进行改性,制备了具有非线性电导特性的纳米碳化硅/液体硅橡胶复合材料。同时对比研究了纯硅橡胶和质量分数分别为1%、3%、5%的纳米碳化硅/液体硅橡胶复合材料的非线性电导特性和介电特性。研究结果表明:相比于纯硅橡胶,纳米碳化硅/液体硅橡胶复合材料的电导率从原来的10-15 S/m增加到10-14~10-13 S/m左右,非线性系数由0.3提高到1.03,相对介电常数增加了0.46,介质损耗因数基本不变。为了验证非线性纳米碳化硅/液体硅橡胶复合材料在直流电缆附件内均化电场的效果,采用Comsol-Multiphysics软件,对其电缆终端和中间接头内的电场分布进行了仿真分析。仿真结果表明:将非线性纳米碳化硅/液体硅橡胶复合材料应用于高压直流电缆附件应力锥处,其电场集中最大值下降了80%,实现了均化电场的目的。     

高碳黑含量聚丙烯电力电缆屏蔽材料

热塑性绝缘电缆代表着电力电缆的发展方向之一。近年来,热塑性电缆绝缘材料获得了重视。然而,与热塑性电缆绝缘材料配合使用的热塑性半导电屏蔽材料的研究仍然很少。考虑到现有热塑性电缆以聚丙烯基绝缘为主,研究了聚丙烯基热塑性半导电屏蔽材料的结构和性能。以聚丙烯和乙烯–辛烯共聚物弹性体的共混物为基体,以导电碳黑为填料,制备了碳黑质量分数为28.6%、31.0%、33.3%的复合材料。采用扫描电镜和透射电镜观察了碳黑在复合材料中的分散与分布;用平行板流变仪研究了不同碳黑含量下复合材料的熔融流变行为;获得了复合材料的电导率与温度的变化关系;探究了碳黑含量与分布对复合材料的动态力学、流变及导电等性能的影响。结果表明:较高碳黑含量下,复合体系的导电性能与碳黑颗粒在聚合物中的分布状态密切相关,与碳黑填充分数关系不密切;另外,可利用流变性能和动态力学参数来判断复合体系的碳黑网络结构。综合来看,含碳黑质量分数为31.0%时,半导电屏蔽材料具有较好的导电性和加工性能。     

SBR改性DMC/MVQ绝缘复合材料的制备及性能研究

以硅橡胶（MVQ）为基相,以团状模塑料为增强相,以丁苯橡胶（SBR）为相容剂制备了DMC/SBR/MVQ绝缘复合材料,研究了SBR的用量对MVQ性能的影响及混合方式和硫化条件对复合材料性能的影响。结果表明：通过SBR和MVQ共混制得的并用胶性能优于纯MVQ和DMC/MVQ的性能,DMC、SBR、MVQ最佳配比为60∶25∶75;其最佳的混炼方式是将MVQ和SBR分别进行混炼,白炭黑和DMC分批加入;最佳硫化条件为：温度180℃,压力1.2 MPa,时间15 min,制备的复合材料的体积电阻率大于4.9×1012Ω·m,SBR的加入提高了DMC/MVQ绝缘复合材料的性能。     

纳米TiO2对RTV硅橡胶涂膜导电的影响

为了解纳米二氧化钛(TiO2)对室温硫化(RTV)硅橡胶涂膜半导体导电行为影响的规律,采用电位-电容法结合Mott-Schottky分析技术研究了在硫酸钠的质量分数w(Na2SO4)=5%的硫酸钠溶液中纳米二氧化钛对RTV硅橡胶涂膜的导电行为的影响。研究发现,添加纳米二氧化钛粉体后,RTV硅橡胶涂膜的空间电荷层电容Csc减小,该涂膜的空间电荷层厚度增加。随着浸泡时间的延长,涂膜的空间电荷层电容Csc逐渐增加,表明涂膜的空间电荷层厚度随浸泡时间延长而有逐渐减小的趋势。添加纳米二氧化钛粉体,可促进RTV硅橡胶涂膜的导电行为由n型半导体导电特征转变为p型半导体导电特征,当所添加的纳米二氧化钛的质量分数w(TiO2)=2%时,RTV硅橡胶涂膜转变为绝缘态。     

锂离子电池碳负极组成及其对性能的影响

在锂离子电池碳负极的制备中 ,粘合剂和导电碳黑用量、所用材料的颗粒大小都大大影响了负极的电化学性能。通过循环伏安及电容量测量技术 ,研究了影响碳负极性能的各种因素 ,发现合适的组分和配比应是含大约占总质量 5 %的粘合剂、2 %左右的导电碳黑及 40 0目左右的颗粒度 ,按此种配比制得的碳负极具有较高的充放电容量 ( 3 0 6 1mAh/ g)和较长的循环寿命     

硅烷偶联剂对介电弹性体复合材料电-机转化敏感度的影响

利用硅烷偶联剂KH550、KH570对无机纳米TiO2粒子进行表面改性,经机械共混及压延成型方法制备出3种界面结构的TiO2/室温硫化硅橡胶(RTV)介电弹性体复合材料。利用FTIR及DSC研究TiO2纳米粒子的表面改性情况,并研究不同硅烷偶联剂对复合材料介电性能和力学性能的影响。结果表明:KH550改性TiO2掺杂的复合材料较纯TiO2或KH570改性掺杂的复合材料其功能性明显提高。采用KH550改性TiO2使得复合材料拥有更高的介电常数,更低的弹性模量,使电-机转化敏感度较未改性前提高了57.4%。     

聚苯乙烯/石墨复合材料的制备及电性能研究

将苯乙烯与石墨(Gr)通过原位聚合制得PS/Gr导电复合材料.利用红外光谱表征了材料的结构,采用高阻计测试了复合材料的体积电阻率.结果表明:复合材料的体积电阻率随着石墨含量的增加而急剧下降,当石墨含量增加至5%时,复合材料的体积电阻率对数值从16.11下降到7.9.石墨经膨胀后能有效地提高材料的导电性能.     

高绝缘室温硫化导热硅橡胶的制备及性能

以端羟基聚二甲基硅氧烷为基体硅油,Al_2O_3为基础导热填料,以二氧化硅(SiO_2)部分代替Al_2O_3,制得高绝缘室温硫化导热硅橡胶,再用纳米Al_2O_3对高绝缘室温硫化导热硅橡胶进行改性,并对其绝缘性能、导热性能、力学性能等进行测试分析。结果表明:当SiO_2、Al_2O_3的配比为60∶40、总填充量为65%时,硅橡胶的电气强度可达27.1 k V/mm。当纳米Al_2O_3填充量占粉体总量的1.5%时,硅橡胶的电气强度达到28.0 k V/mm,渗油率为0.9%,综合性能良好。     

全钒氧化还原液流电池集流体的性能

用混炼法制备了以PP和SEBS共混物为基体材料、掺杂碳黑和碳纤维的高导电复合材料.用SEM、恒流充放电方法考察了复合材料的结构、形貌、力学性能及电化学性能.结果表明:导电介质在基体材料中高度分散,复合材料的体积电阻率小于0.1 Ω·cm,组装的单体电池的充放电能量效率为84.5%.     

纳米SiO_2/硅橡胶复合材料的陷阱特性

硅橡胶作为直流电缆附件中的主绝缘材料,存在空间电荷积聚的问题,研究硅橡胶纳米复合材料的陷阱特性对抑制聚合物材料的空间电荷积聚有重要意义。为此,以甲基乙烯基硅橡胶为基胶,制备了掺杂不同质量分数(5%、10%和20%)纳米SiO_2粒子的硅橡胶纳米复合试样,通过扫描电子显微镜观测了试样的断面形貌,采用电容探头测量了试样在正、负电晕充电条件下的电位衰减特性,并结合双陷阱能级模型和等温表面电位衰减模型,获得了各试样的空穴陷阱特性和电子陷阱特性。研究结果表明:无纳米掺杂的纯硅橡胶试样中空穴陷阱多为浅陷阱,电子陷阱多为深陷阱;与纯硅橡胶相比,掺杂纳米SiO_2粒子的质量分数为5%时,复合材料中空穴深陷阱密度增多,并且空穴陷阱和电子陷阱均以深陷阱为主;而当复合材料中纳米SiO_2粒子质量分数增大至10%和20%时,其空穴和电子深陷阱密度显著下降,材料内部大量的浅陷阱有助于其电荷的消散。研究成果可为直流电缆附件中硅橡胶材料的改性提供一定的参考。     

硫化温湿度对RTV特性的影响

为了研究室温硫化硅橡胶(RTV)在不同温度和湿度下硫化后的性能差异,采用静态接触角法、傅里叶变换红外光谱分析技术(FTIR)和热重分析(TGA)对硫化后RTV的憎水性、憎水迁移性、表面特征官能团和热稳定性进行了分析。结果表明:随着硫化温度的升高,RTV憎水性变化不大;而随着硫化湿度的增加,RTV憎水性呈现略微上升的趋势。温度及湿度对RTV憎水迁移性均有明显的影响,当硫化温度为5℃和硫化湿度为95%时,RTV的憎水迁移性较好。红外光谱分析表明,温湿度硫化环境对硅橡胶内部官能团影响较大,与硫化温度为25℃的情况相比,硫化温度为5℃及65℃时样品中的O-H、Si(CH3)3峰强度减少,Si-CH3峰强度增加;硫化湿度为15%的情况下,特征官能团含量明显减少。同时,温湿度硫化环境对硅橡胶热稳定性能也有所影响,在硫化温度为5℃和硫化湿度为15%及95%的环境下,硅橡胶的热稳定性较差。     

模压成型工艺制备微晶石墨/树脂双极板

以微晶石墨为导电骨料,热固性树脂为粘结剂,通过模压成型工艺制备PEMFC用微晶石墨/树脂复合材料双极板.研究了骨科粒度分布、骨料配比、树脂种类和成型条件等对双极板性能的影响.以含量为18％～20％的双酚A乙烯基树脂(P104-02)为粘结剂,粒度为200～250目的石墨粉为导电骨料,在140 ～ 145℃、15 ～ 2...     

添加半导电硅橡胶涂层对运行绝缘子防覆冰性能的改善

近年来,由于冰冻灾害的发生,电力系统的安全运行受到了巨大的威胁,对绝缘子表面进行改性是目前较为合理的解决方案。室温硫化硅橡胶(room temperature vulcanization,RTV)具有优异的憎水性,但是对阻止绝缘子或者减缓表面覆冰的增长并没有太明显的效果。在室温硫化硅橡胶中添加一定含量的导电填料,制备半导电硅橡胶材料,涂覆于绝缘子表面后,运行过程中绝缘子表面产生热效应,可以减缓乃至防止覆冰的增长。为此,对以炭黑为填料的半导电硅橡胶的导电机理进行了分析,建立了具有半导电硅橡胶涂层的绝缘子电阻模型,通过计算得到合适的体积电阻率。同时,在人工气候室中进行了电热性能测试,分析了涂层泄漏电流与表面温度的关系。理论分析和试验结果表明,由于洁净绝缘子和RTV涂层绝缘子具有较高的表面电阻,在运行中表面温度基本无变化;通过在绝缘子表面涂覆电阻率为104Ω.m的半导电硅橡胶后,运行中绝缘子表面有明显的温升。特别是在低温条件下,添加了一定含量炭黑的半导电硅橡胶涂层能够明显提升运行中的绝缘子表面温度,利于在低温条件下防止绝缘子表面覆冰的增长。     

氟橡胶复合材料作为钒电池集流板的研究

为获得耐氧化、抗腐蚀的易成型集流板,选用氟橡胶(FPM)为基础材料,掺杂炭黑(CB)、石墨(GP)和碳纤维(CF)混炼制备高导电复合材料。用扫描电子显微镜、四探针法和循环充放电法考察了复合材料的结构、导电性及电化学性能。研究结果表明:三种导电填料复配使用能制得体积电阻率0.152 Ω·cm、一次成型的集流板。组装的单电池电压效率超过72%,库容效率约92%,总能量效率超过66%,且稳定性良好。     

复合材料双极板质子交换膜燃料电池

测定了两种树脂对导电骨料的润湿性,研究了树脂及其含量对复合材料双极板性能的影响。采用对导电骨料浸润性好的树脂作粘合剂,通过模压一次成型技术制备出复合材料双极板的电导率大于300S/cm,抗折强度大于30MPa,空气透气率为10!7cm2/s。并进行了电堆组装及电性能和稳定性测试。结果表明,在较小的电流密度(<1.0A/cm2)条件下,复合材料双极板的电性能和石墨材料双极板相当,在较大的电流密度(>1.0A/cm2)条件下,其电性能要稍优于石墨材料双极板;电池经350h放电试验并重复启动电池100次以上,双极板性能稳定。     

纳米ZnO-RTV复合材料的制备与抗紫外性能研究

为了提高室温硫化硅橡胶(RTV)抗紫外性能,本文通过钛酸酯偶联剂(PN)对纳米氧化锌(ZnO)进行改性,将其作为填料掺入RTV制备得到不同质量分数的纳米ZnO-RTV复合材料,对纯RTV和纳米ZnO-RTV复合材料进行紫外光加速老化实验,并对比分析纳米ZnO对RTV抗紫外性能的影响.结果表明:纳米ZnO能有效改善RTV的紫外光屏蔽性能,质量分数为1.0％的纳米ZnO-RTV复合材料紫外光屏蔽率的提升幅度高达72.63％;添加纳米ZnO后,RTV的电气强度略微提高;2500 h紫外老化后,纯RTV表面静态接触角的下降幅度、表面微观形貌所反映的老化程度都远大于纳米ZnO-RTV复合材料,这与老化前后RTV分子链Si-(CH3)2、Si-CH3和C=O的变化情况相印证.同时,2500 h紫外老化后,纳米ZnO-RTV复合材料的热稳定性明显优于纯RT V.     

Al2O3/C@Super P@PP改性隔膜的电化学性能

将前驱体Al-金属有机骨架(MOF)高温炭化,得到衍生的Al2 O3/C复合材料,然后与导电剂导电碳黑Super P混合,制备Al2 O3/C@Super P@PP改性隔膜,并用于锂硫电池.XRD和SEM分析结果表明,前驱体及衍生物具有良好的结晶性和纳米结构.通过循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)测试等研究材料的...     

导电聚苯胺/γ-Fe2O3纳米复合物的红外与微波吸收性能

用溶胶-凝胶法制备了γ-Fe2O3纳米粉料,然后通过原位聚合方法制备了质子酸掺杂的聚苯胺(PANI)/γ-Fe2O3纳米复合材料.对其形貌、微结构以及电导率分别用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和四探针法进行了表征,用矢量网络分析仪和傅立叶红外谱仪(FTIR)测试分析了样品的微波、红外吸收特性.发现PANI/ 5 wt% γ-Fe2O3复合材料在7～18GHz频率范围内最大反射式吸波衰减为-25dB, 吸波衰减小于-8dB的有效带宽为4.6GHz,比未复合的导电聚苯胺和纳米γ-Fe2O3材料具有更优越的微波吸收性能,但随着γ-Fe2O3的含量分别增加到10%和20% 时,复合物的带宽变窄,微波吸收性能下降;另外,PANI/ 5wt% γ-Fe2O3复合物与纳米γ-Fe2O3材料以及导电聚苯胺相比,红外吸收特性得到了显著增强,在3276cm-1波数附近的透过率仅为17%、1700cm-1 ～1100cm-1范围内透过率均小于40%.同时对PANI/γ-Fe2O3纳米复合材料的微波和红外吸收机理进行了初步探讨.     

改性纳米氧化锌添加对室温硫化硅橡胶热性能的影响

室温硫化硅橡胶通常暴露于高温高湿环境,因此亟需研制高耐热室温硫化硅橡胶并了解其热分解机理。采用钛酸酯偶联剂对纳米ZnO进行改性,通过超声以及机械搅拌将不同含量的改性纳米ZnO分散到室温硫化(room temperature vulcanized,RTV)硅橡胶中,并利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、傅里叶变换红外光谱学(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和TG等测试手段分析材料热性能。测试结果表明,钛酸酯偶联剂成功接枝在纳米ZnO表面,且改性前后纳米粒子的粒径没有改变;SEM结果表明纳米颗粒均匀地分散在RTV基质中;随着纳米Zn O的增多,纳米复合材料的热稳定性先增强后减弱,初始热分解温度在纳米ZnO质量分数添加1%时达到最高值400.3℃。此外,RTV复合材料在热分解的3个阶段中,随着改性纳米ZnO的添加,第1阶段的分解量不断减少,第2阶段与第3阶段的分解量不断增多,说明纳米ZnO的添加对RTV材料的热分解行为有着较大的影响。基于热解动力学方程,当热转换率α较小时,RTV的活化能Eα小于1%ZnO–RTV,这也解释了不同纳米Zn O添加量下3个阶段分解量的变化。RTV和1%ZnO–RTV的Eα平均值分别为144.29和146.78 kJ/mol,动能指数n分别为3.83和4.5,表明RTV经过纳米Zn O改性后,其热分解过程变得更为复杂。该研究结果可为高耐热性RTV硅橡胶的发展提供新思路。