机械共混法制备改性多层氧化石墨烯/天然橡胶复合材料及其性能

采用含硫硅烷偶联剂(双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物,Si69)改性多层氧化石墨烯(MGO),制备出改性多层氧化石墨烯(SMGO),并采用红外光谱、紫外光谱、扫描电镜对其进行表征分析。进一步利用机械共混法制备出SMGO/NR复合材料,研究了复合材料的力学性能、动态内耗性能,并与MGO/NR复合材料进行对比。结果表明,Si69成功接枝到MGO上;相比纯胶,当添加2phr SMGO时,复合材料的拉伸性能提高57%,tanδ值降低21.4%。     

机械共混法制备改性多层氧化石墨烯/天然橡胶复合材料及其性能EI北大核心CSCD

采用含硫硅烷偶联剂(双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物,Si69)改性多层氧化石墨烯(MGO),制备出改性多层氧化石墨烯(SMGO),并采用红外光谱、紫外光谱、扫描电镜对其进行表征分析。进一步利用机械共混法制备出SMGO/NR复合材料,研究了复合材料的力学性能、动态内耗性能,并与MGO/NR复合材料进行对比。结果表明,Si69成功接枝到MGO上;相比纯胶,当添加2phr SMGO时,复合材料的拉伸性能提高57%,tanδ值降低21.4%。     

环氧化天然橡胶改性石墨烯-炭黑/天然橡胶复合材料的制备及性能

以环氧化天然橡胶(ENR)为界面改性剂,制备了石墨烯-炭黑/天然橡胶-ENR(GR-CB/NR-ENR)复合材料,研究了ENR用量对GR-CB/NR-ENR复合材料的加工性能、力学性能和动态力学性能的影响。结果表明,ENR的加入可以改善GR-CB/NR-ENR复合材料的加工性能及CB粒子在天然橡胶基体中的分散性,增加GR与NR的相容性,增强填料与NR基体间的界面相容性,同时改善GR-CB/NR-ENR硫化胶的动态力学性能、物理性能和耐老化性能。当ENR添加量为6 wt%时,GR-CB/NR-ENR复合材料撕裂强度和拉伸强度最高,硫化胶耐老化性最好。随着ENR含量的增加,GR-CB/NR-ENR复合材料的压缩疲劳温度先升高后降低;随着应变的不断增大,GR-CB/NR-ENR复合材料的储能模量G'不断减小,损耗因子tanδ先增大后减小;动态模量随着应变的增加急剧下降。      

改性芳纶纤维/天然橡胶复合材料的制备及性能表征

采用傅里德-克拉夫茨反应原理在芳纶纤维表面接枝环氧氯丙烷,用偶联剂二次改性,研究表面接枝对芳纶纤维结构与性能的影响,并测试了改性芳纶纤维/炭黑/天然橡胶的力学性能。结果表明:改性后芳纶纤维表面的含氧量增加,偶联剂成功引入到芳纶表面,明显增加了芳纶的表面粗糙度和表面活性,降低了芳纶纤维的结晶度,但是对芳纶纤维晶体结构的影响不大,接枝环氧氯丙烷-偶联剂改性的芳纶纤维/炭黑/天然橡胶复合材料相比于未改性芳纶纤维/炭黑/天然橡胶复合材料力学性能有明显提高,橡胶加工流变性能分析表明芳纶纤维接枝环氧氯丙烷-偶联剂二次改性增大了复合材料的储能模量和损耗模量,减小了损耗因子从而改善了芳纶纤维与橡胶基体的界面结合强度。     

氧化石墨烯/二氧化硅协同改性环氧树脂复合材料的制备及表征

以氧化石墨烯(GO)、硅溶胶、甲苯二异氰酸酯为原料,合成二氧化硅接枝氧化石墨烯(SiO2-g-GO)化合物,并用于改性环氧树脂制备SiO2-g-GO/环氧树脂复合材料。采用红外光谱(FT-IR)、广角X射线衍射(WAXD)、热重分析(TGA)、动态机械分析仪(DMA)及扫描电镜(SEM)对复合材料性能进行表征。结果表明,当SiO2-g-GO用量为5 phr,材料冲击强度提高到38.79 kJ/m2,是纯环氧树脂的2.2倍左右;同时,拉伸强度、弯曲强度及弹性模量分别提高了1.35倍、1.45倍、1.42倍。TGA及DMA研究表明,改性后复合材料的起始分解温度、最大分解温度、储能模量和玻璃化转变温度Tg分别比环氧树脂有明显的提高。冲击断面的SEM表明,SiO2-g-GO对环氧树脂固化物有明显的增韧效果。     

氧化石墨烯/天然橡胶-丁腈橡胶复合材料的制备与性能

为研究氧化石墨烯（GO）对共混橡胶的补强改性作用,首先,通过改进的Hummers方法制备了GO,并通过乳液共混法制备了GO/天然橡胶（NR）-丁腈橡胶（NBR）复合材料;然后,采用SEM、FTIR、XRD、溶胀测试和力学性能测试表征了GO、NR-NBR硫化胶和GO/NR-NBR复合材料的微观形态、结构和力学性能。结果表明:所得GO含有大量的含氧官能团,氧化效果较好;橡胶基体中GO分散均匀,且GO/NR-NBR复合材料的拉伸断面粗糙程度显著增加;GO的填充可以提高复合材料的表观交联密度;GO/NR-NBR复合材料的力学性能随着GO含量的增加而改善,当GO含量为3.0wt%时,GO/NR-NBR复合材料的拉伸强度、100%定伸应力和邵氏A硬度分别提高了53.3%、67.3%和10.5%,断裂伸长率降低了9.6%。      

胶乳共混法天然橡胶/二氧化硅纳米复合材料的制备及性能

采用胶乳共混法制备天然橡胶/二氧化硅(NR/SiO2)纳米复合材料。先用硅烷偶联剂KH-570对纳米二氧化硅进行改性,再经乳液聚合接枝上聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)得到PMMA-SiO2粒子,最后将其与用MMA改性的天然胶乳(NR-PMMA)共混制得NR/SiO2纳米复合材料。采用红外光谱仪、透射电镜、扫描电镜、热重分析仪、橡胶拉伸测试机对样品进行了表征。实验结果表明,PMMA成功地接枝于SiO2表面,PMMA-SiO2在橡胶基体中分散均匀,平均粒径在60nm～80nm之间,复合材料的拉伸强度比纯的NR提高了35%,定伸应力也有显著提高。     

氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜制备及性能表征

采用氧化法将碳纳米管纵向切割成氧化石墨烯纳米带,利用溶液成形在涂膜机上制备氧化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜。FT-IR、拉曼光谱、XRD、FE-SEM、TEM等测试表明,碳纳米管成功地被纵向切割成带状结构的氧化石墨烯纳米带。力学测试表明,当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜弹性模量与拉伸强度相比TPU薄膜提高了160%与123%。氧气透过率测试表明当氧化石墨烯纳米带用量为2%(质量分数)时,复合材料薄膜氧气透过率降低77%,阻隔性能明显提高。     

改性白炭黑/天然橡胶复合材料的制备及性能

采用双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si69)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、乙基三甲氧基硅烷(11-100)对白炭黑进行表面改性,并制备改性白炭黑/天然橡胶复合材料。利用红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、扫描电镜、橡胶加工分析仪等测试手段对改性白炭黑及改性SiO_2/NR复合材料的结构与性能进行了表征,并研究其硫化性能及力学性能。结果表明,经FT-IR、TG分析,3种硅烷偶联剂已成功接枝到白炭黑表面;改性SiO_2/NR复合材料相对于未改性SiO_2/NR,焦烧时间变长,正硫化时间缩短,结合胶含量增大;改性SiO_2/NR与未改性SiO_2/NR相比其定伸应力、撕裂强度明显提高,但断裂伸长率有所减小;改性白炭黑在天然橡胶基体中的分散性明显提高,其中Si69-SiO_2在天然橡胶基体中的分散性最好;Si69-SiO_2/NR复合材料的滚动阻力与生热最低;改性后的SiO_2/NR复合材料的拉伸断面粗糙程度增加。     

还原氧化石墨烯/天然橡胶-丁腈橡胶复合材料的制备与性能

采用水合肼还原氧化石墨烯（GO）制备了还原氧化石墨烯（RGO）,以RGO作为分散介质加入到天然橡胶（NR）和丁腈橡胶（NBR）基体中,通过乳液共混法制备了RGO/NR-NBR复合材料。采用FTIR、Raman、XRD及SEM等手段表征了RGO的结构和形貌,测试结果表明,水合肼还原GO效果较好,基本除去含氧官能团,同时RGO还保留了GO的片层结构。RGO/NR-NBR复合材料的SEM测试结果显示,纳米尺寸的RGO均匀分散在橡胶基体中,且复合材料的拉伸断面粗糙程度显著增加。RGO/NR-NBR复合材料的硫化性能测试结果表明,随RGO的含量增加,复合材料的交联密度、最大扭矩及扭矩差均增大。RGO/NR-NBR复合材料的力学性能随RGO含量的增加而提高,当RGO含量为3.0%时,材料的拉伸强度、100%定伸强度和邵氏硬度分别提高了65.7%、90.3%和21.1%,断裂伸长率降低了13.1%。     

改性石墨烯/聚氯乙烯复合材料的制备及性能

采用不同含量的硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）对石墨烯（GE）进行改性,将改性GE（KH-GE）与聚氯乙烯（PVC）进行熔融混炼制备KH-GE/PVC复合材料。通过FTIR、Raman、XRD、TEM和SEM表征改性前后GE结构变化,并考察了KH-GE/PVC复合材料的力学性能、导电性能及稳定性能。结果表明,GE∶KH570质量比为1∶2时,KH-GE的层间距较大,改善了GE的团聚,使GE在PVC基体中的分散得到了改善。随着KH-GE含量的增加,KH-GE/PVC复合材料的力学性能显著提高,当KH-GE质量分数为1.5wt%时,KH-GE/PVC复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别为23.98 MPa和226.78%,比未添加KH-GE的PVC复合材料分别提高了51.1%和65.73%;相对于纯PVC,当KH-GE质量分数为1.5wt%时,对应的50%热失重（T_50%）及90%热失重（T_90%）分别从289.81℃和486.01℃提高到298.51℃和596.53℃,提高了KH-GE/PVC复合材料的热稳定性,导电性也显著提高。     

稀土改性氧化石墨烯的制备及表征

石墨烯独特的物理、化学和力学性能为复合材料的开发奠定了重要基础,是各种复合材料的理想增强体,但石墨烯分散性和湿润性差的问题严重限制了其在复合材料中的进一步应用。采用浸润法和加热改性剂法制备了稀土改性氧化石墨烯(RE-M-GO),利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS)对RE-M-GO的形貌和相结构进行了表征;并结合傅里叶变换红外(FT-IR)和紫外光谱仪器(UV),分析了改性氧化石墨烯的官能团结构的变化,探讨了其改性机理。结果表明,稀土改性的氧化石墨烯的分散性有明显的改善,主要是由于稀土元素与氧化石墨烯的含氧官能团进行反应形成配位键,生成了新的官能团,降低了氧化石墨烯的界面能及表面能,从而改善了氧化石墨烯的分散性。     

硫化铜/氧化石墨烯复合材料的制备与表征

首先采用Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),反应体系为浓硫酸加硝酸钠,高锰酸钾为氧化剂,反应过程可分低温(4℃以下反应2h)、中温(38℃反应2h)和高温(98℃反应2h)3个阶段,将4g石墨经过强酸氧化得到氧化石墨烯(GO)。以制备的GO为结构单元,采用水热合成法将GO与硫化铜(CuS)进行复合,并以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂来制备CuS/GO复合材料。制得的CuS/GO复合材料,为薄片结构单元叠加而成,形貌类似花瓣,大小均一,尺寸为5μm,具有较好的分散性,没有出现团聚现象。     

碳纤维-氧化石墨烯/环氧树脂复合材料的制备及表征

采用改进的Hummers法制备了五种具有不同氧化程度的氧化石墨烯（GO）。借助元素分析、X射线光电子能谱及FTIR红外光谱测试对所制备GO的组成及结构衍变进行了表征。利用光学显微镜对不同GO在固化剂异佛尔酮二胺（IPDA）中的分散状态进行观察,并将分散效果最佳的GO试样用于改性碳纤维/环氧树脂（CF/EP）复合材料。结果表明,随着氧化剂用量及反应时间的增加,GO的氧化程度也随之增加。在氧化程度较低时,GO表面官能团主要以羰基、羧基和酚羟基为主。随着氧化程度的不断提高,GO表面官能团主要为醚、环氧和醇羟基结构。GO在IPDA中的分散状态与其氧化程度密切相关,氧化程度最低和最高的GO均出现明显的聚集现象。另外,GO表面在分散过程中可被IPDA化学改性。在EP基体中加入分散效果最佳的GO（0.2wt%）后,与CF/EP复合材料相比,CF-GO/EP复合材料的弯曲强度、层间剪切强度和Ⅱ型层间断裂韧性分别提高了14%、17%和14%。     

氰酸酯树脂/氧化石墨烯纳米复合材料的制备及表征

通过溶液插层的方法制备氰酸酯树脂/氧化石墨烯纳米复合材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和热重分析(TGA)研究纳米复合材料的结构和性能,采用电子万能试验机研究纳米复合材料的力学性能。研究表明,异氰酸苯酯改性氧化石墨在二甲基甲酰胺中经超声处理后剥离形成氧化石墨烯薄片;添加氧化石墨烯后纳米复合材料的力学性能和耐热性显著改善。当氧化石墨烯的含量为基体树脂的1%时,纳米复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为82.9 MPa、148.6 MPa和12.9 kJ/m2,1000℃时的残炭率达45.1%。     

丁基橡胶/还原氧化石墨烯复合材料的制备及性能

采用水合肼(HH)为还原剂制备还原氧化石墨烯(rGO),以rGO作为增强填料,丁基胶乳为基体,通过改进的超声胶乳混合和原位还原工艺,制备了力学性能优异的丁基橡胶(IIR)/rGO复合材料。结果表明,在IIR基体中添加较低含量rGO时,rGO显示完全剥离和均匀分散的状态;rGO由于具有较高的比表面积,可以提高其与IIR基体之间的界面相互作用,使得IIR/rGO复合材料的拉伸强度和断裂伸长率共同增大;对比纯IIR,IIR/rGO复合材料的储能模量增加、损耗因子减小,具有更好的阻尼性能和热稳定性。     

雾化溅射干燥法制备氧化石墨烯-SiO2/天然橡胶复合材料

将天然胶乳（NRL）、氧化石墨烯（GO）分散液与SiO₂悬浮液3种液体通过机械搅拌充分混合,在高压气相雾化作用下,混合液先被打散成微小液滴,形成一次破碎;该液滴后经高温金属板表面溅射爆破,形成二次破碎,达到分散效果,然后液滴被瞬间脱水干燥获得GO-SiO₂/天然橡胶（NR）母胶。GO与SiO₂在雾化、溅射和爆破作用下,在NR中达到微观分散效果。结果表明,与普通絮凝湿法混炼工艺相比,雾化溅射干燥工艺可以使GO和SiO₂在NR基体中分散更均匀。Payne效应结果表明：雾化溅射工艺减弱了GO片层与SiO₂间的相互作用。雾化溅射干燥工艺制备的GO-SiO₂/NR硫化胶的拉伸强度提高了13.6%,撕裂强度提高了31.5%,耐磨性能提高了16.7%;动态力学性能结果表明,用该工艺制备的GO-SiO₂/NR复合材料在60℃左右损耗因子更低。     

改性玄武岩纤维/天然橡胶复合材料的制备及性能研究

玄武岩纤维具有优秀的稳定性,良好的力学性能,以及环保和廉价等特点。采用冰醋酸对玄武岩纤维进行改性,并制得改性玄武岩纤维/天然橡胶复合材料。探讨了改性玄武岩纤维用量对橡胶复合材料的力学性能、热稳定性能的影响。结果表明:虽然添加改性玄武岩纤维降低了橡胶复合材料的力学性能,但可以有效降低橡胶复合材料的损耗因子;添加改性玄武岩纤维有利于提高橡胶复合材料的热稳定性;添加6份改性玄武岩纤维条件下纤维分布最理想,改性玄武岩纤维/天然橡胶复合材料的综合性能最优,130℃的损耗因子为0.029。     

氧化石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的结构与性能研究

采用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO),通过乳液法制备GO/天然橡胶(GO/NR)纳米复合材料,考察GO添加量对复合材料力学、耐磨和耐热等性能的影响。结果表明:随着GO添加量的增加,GO/NR纳米复合材料的各项性能均得到提高;当GO添加量为0.9份时,复合材料的力学和耐磨性能最好,耐热性能也得到大幅度提升;GO在NR中的分散效果也较好。     

纳米氧化锌改性胶粉/天然橡胶复合材料的制备及性能

利用纳米氧化锌采用直接混合、球磨分散混合及超声分散混合法对胶粉进行了改性．并在开炼机上制备了纳米氧化锌改性胶粉／天然橡胶复舍材料。利用扫描电镜对纳米氧化锌的分散效果进行了考察，并测试了填充改性胶粉的天然橡胶复合材料的拉伸性能、撕裂强度及耐磨性。结果表明，超声分散混合法得到的试样中纳米氧化锌的分散情况较好，其中采用钛酸酯偶联剂改性的试样的性能最佳，与纳米氧化锌直接混合和添加活性氧化锌的试样相比其拉伸强度分别提高32％和55％，扯断伸长率分别提高7％和22％，撕裂强度分别提高28％和39％．耐磨性分别提高17％和7％。