加压密闭氧化石墨烯/水性聚氨酯纳米复合材料的制备及阻燃性能

采用改进的Hummers法对可膨胀石墨进行加压密闭氧化处理制备了氧化石墨烯(GO),并利用X射线衍射分析、紫外可见吸收光谱和透射电镜对其进行了表征。利用原位乳化法制备了氧化石墨烯/水性聚氨酯(GO/WPU)纳米复合材料。研究了GO含量对GO/WPU纳米复合材料的稳定性、形态、热降解性能和阻燃性能的影响。Zeta电位和扫描电镜的研究表明,GO在GO/WPU纳米复合材料中具有良好的稳定性和分散性。热失重分析结果表明,和纯WPU相比,GO/WPU纳米复合材料的热稳定性略有降低,但800℃时含量2%GO的纳米复合体系的残炭量从0.99%增大到2.90%。锥形量热仪分析结果表明,随着GO在GO/WPU纳米复合材料中的含量增大,材料的阻燃抑烟性能逐渐增强。当GO的含量为2%时,和纯WPU相比,GO/WPU纳米复合材料的峰值热释放速率、总释放热、总烟释放以及烟因子分别降低了34%,19%,27%和43%。     

改性纳米二氧化硅增强增韧聚对苯二甲酸丁二醇酯

采用四辛基溴化铵(TOAB)改善纳米二氧化硅颗粒(SiO_2)的分散性,并在SiO_2表面进行聚对苯二甲酸丁二醇酯(pCBT)的接枝改性。以不同含量改性的SiO_2(0.1%~2%(质量分数))与环状聚对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)熔融共混,原位聚合制得SiO_2/pCBT纳米复合材料。纳米复合材料的结晶性能和力学性能表征结果表明:随着SiO_2含量的增多,结晶度逐渐提高;与纯pCBT相比,添加1%(质量分数)SiO_2的复合材料的杨氏模量提高了22%,断裂吸收能提高约56%;此外,SiO_2还能显著提高pCBT纳米复合材料的弹性模量和玻璃化转变温度。     

纳米氧化锌负载氧化石墨烯/环氧树脂复合材料性能研究

氧化石墨烯(GO)和纳米氧化锌(ZnO)具有优异的性能,但在环氧树脂中容易出现团聚现象,为解决这一问题,必须对其进行表面改性。以七水合硫酸锌为原料,将ZnO负载到GO表面,通过FT-IR,XRD,SEM,EDS,TG和接触角测试,纳米ZnO均匀分散在GO基体上,并可以在不改变GO片层结构的条件下,改善GO的团聚问题的同时降低GO的亲水性。然后将ZnO负载GO与环氧树脂制备纳米ZnO负载GO/环氧复合材料。结果表明:纳米ZnO负载GO/环氧复合材料力学性能和热稳定性明显提高,当ZnO/GO加入量为0.250%(质量分数)时复合材料综合性能最佳,拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率和冲击强度分别比纯环氧树脂提高了99.87%,12.09%,98.35%和151.48%,吸水率比纯环氧树脂降低了81.48%。     

PBT/氧化石墨烯纳米复合材料的制备及热处理

先用Hummer法合成氧化石墨烯(GO),然后用熔融共混法制备了不同GO含量的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纳米复合材料(PBT/GO)。随着GO含量的提高PBT/GO纳米复合材料的拉伸强度和冲击强度都先提高后降低,GO的含量为0.5%的材料性能最佳。将GO含量为0.5%的PBT/GO纳米复合材料在不同温度(150、180和200℃)热处理不同时间(30、60和90 min),研究了热处理对其结构和性能的影响。结果表明,随着热处理温度的提高PBT/GO纳米复合材料的拉伸强度和冲击强度最高达63.2 MPa和11.6 kJ/m²,比热处理前分别提高了36.1%和59.3%。而随着热处理时间的延长其拉伸强度和冲击强度最高分别为62.3 MPa和11.0 kJ/m²,分别提高了34.2%和51.9%。DSC分析结果表明,提高热处理温度和延长热处理时间都能提高复合材料的结晶度,结晶度比热处理前最多分别提高了11.4%和8.6%,温度对结晶度的影响更甚。XRD测试结果表明,热处理并不改变复合材料的晶型结构,只影响其结晶度。导热性能测试结果表明,复合料的结晶度越高则导热性能越好。提高热处理温度,复合材料在50℃和100℃的热导率最高分别为0.49 W/(m·K)和0.42 W/(m·K),比热处理前分别提高了24.1%和18.6%;延长热处理时间,复合材料在50℃和100℃的热导率最高分别为0.46 W/(m·K)和0.37 W/(m·K),比热处理前分别提高了14.6%和5.9%,热处理温度对导热性能的影响更显著。     

微波膨胀石墨薄片/聚氨酯纳米复合材料的制备及表征

通过改进的Hummers法制备了高氧化程度的氧化石墨(GO),再利用微波膨胀制备了石墨纳米薄片(wGO),并采用X射线能谱分析(EDS)、热重分析(TGA)、元素分析、红外分析对GO和wGO进行测试。结果表明,wGO中O含量较GO中明显减少,说明微波膨胀能还原GO,使其表面含氧基团减少;进一步采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)对wGO的结构和形貌进行表征,表明微波法使GO层间距增大,剥离效果明显。利用溶液法原位聚合制备了wGO/聚氨酯弹性体(TPU)纳米复合材料,扫描电镜(SEM)观测显示,wGO在TPU基体中有良好的分散性;当wGO的质量分数为3%时,拉伸强度提高了116.1%;当其质量分数为2%时,导热性能和导电性能分别提高了72.4%和6个数量级。wGO/TPU纳米复合材料的微相分离程度更高,在室温下有更高的储存模量。     

不同结构的颗粒填充对环氧树脂纳米复合材料性能的影响

通过溶液共混法制备了环氧树脂/纳米介孔MCM-41和环氧树脂/纳米SiO2复合材料,研究了结构不同的填充颗粒、不同的填充颗粒含量及其复合材料的分散性与力学性能.结果表明,由于这种具有双重纳米结构(纳米级颗粒尺寸和纳米级的介孔结构)的介孔分子筛MCM-41能与基体形成新型网络复合结构,因此在纳米介孔MCM-41的含量适当(小于10%,质量分数,下同)时,纳米介孔MCM-41能均匀地分散在环氧树脂基体中,有效地提高复合材料的拉伸强度.而含量较高(不低于5%)的实心纳米SiO2将在环氧树脂基体中产生大量团聚体,使复合材料的拉伸强度降低.     

GO-CeO2防污剂的制备及性能研究

为了满足海洋装备绿色抗菌防污需求,具有卤代过氧化物类酶活性的氧化铈(CeO₂)纳米颗粒可作为绿色高效的新型防污剂,利用氧化石墨烯(GO)的负载以提高CeO₂卤代过氧化物类酶活性。采用水热法,将GO作为CeO₂晶核生长的负载层,成功制备了GO质量分数分别为1%、2%、4%的3种GO-CeO₂复合材料。从形貌、成分、卤代过氧化物类酶活性、抗菌性能等方面探讨了不同GO含量的GO-CeO₂基于卤代过氧化物类酶活性的抗菌性能。结果表明：GO质量分数为2%的GO-CeO₂复合材料中短棒型CeO₂均匀致密地分布在GO负载层,具有最高的Ce³⁺和氧空位浓度,能带间隙为2.76 eV,卤代过氧化物类酶活性能力最强,抑菌率达到98.47%,达到新型防污剂的预期要求。与商品化的CeO₂相比,GO-CeO₂复合材料具有更强的卤代过氧化物类酶活性,可为CeO₂绿色高效新型防...     

二氧化钛对PP/SPTW复合材料性能的影响

目的研究不同质量分数的二氧化钛(TiO_2)对聚丙烯/六钛酸钾晶须复合材料力学性能的影响,并找出TiO_2的最佳质量分数。方法首先采用硅烷偶联剂KH550改性二氧化钛和六钛酸钾晶须(SPTW),然后将改性过的二氧化钛与改性过的六钛酸钾晶须、马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)、聚丙烯(PP)通过熔融共混法制得PP/PP-g-MAH/SPTW/TiO_2复合材料。结果比较了不同含量二氧化钛对聚丙烯/钛酸钾晶须复合材料性能的影响。研究表明,二氧化钛能够明显改善复合材料的力学性能,随着二氧化钛含量的递增,复合材料的力学性能总体呈先增加后降低的趋势。当二氧化钛质量分数为1%时,复合材料的弯曲强度、拉伸强度和冲击强度分别增大了35.2%,41.2%和33.7%。随着TiO_2质量分数的继续增加,复合材料的弯曲强度逐渐开始下降,拉伸强度和冲击强度在其质量分数超过2%时逐渐开始减小。结论当TiO_2质量分数约为2%时,复合材料的综合力学性能最佳。     

石墨烯纳米片/聚四氟乙烯复合材料的制备及磨损性能研究

以石墨烯纳米片、聚四氟乙烯(PTFE)为原料,制备了石墨烯纳米片/聚四氟乙烯复合材料。研究了不同石墨烯纳米片含量(0,0.25%,0.50%,0.75%,1.00%,1.25%(质量分数))对复合材料导热性能、力学性能、摩擦磨损性能的影响。结果表明,随着聚四氟乙烯中石墨烯纳米片含量的增加,复合材料的微观结构趋于无序,其导热系数逐渐增大,导热性能逐步增强;当石墨烯纳米片含量为0.75%(质量分数)时,复合材料的抗拉强度和断裂伸长率最佳;当石墨烯纳米片含量为1.25%(质量分数)时,复合材料的摩擦系数最小,为0.195,磨损量最低,仅37 mg。磨损实验前后复合材料的碳结构发生了变化,磨损后复合材料的缺陷增大,石墨化程度大大降低,石墨烯纳米片/聚四氟乙烯复合材料具有良好的耐磨损性能。     

氧化石墨烯-SiO2杂化材料对环氧树脂拉伸性能的影响

为了提高环氧树脂的力学性能,采用一步合成法制备得到氧化石墨烯(GO)-SiO₂(GO-SiO₂)杂化材料,利用扫描电子显微镜(SEM)对杂化材料的形貌进行表征,成功制得了具有三维结构的GO-SiO₂杂化材料;将GO、SiO₂颗粒和GO-SiO₂以相同的含量(质量分数均为0.1%)添加到环氧树脂中制备复合材料,利用万能强力仪测试复合材料的拉伸性能,比较3种填料对树脂基复合材料拉伸性能的影响;再分别将质量分数为0.1%、0.3%和0.5%的GO-SiO₂添加到环氧树脂中制备GO-SiO₂/环氧树脂复合材料,比较不同质量分数的GO-SiO₂对树脂基复合材料拉伸性能的影响;利用SEM对拉伸样条的断截面进行扫描测试,分析了不同种类和不同比例的填料对树脂基复合材料的增强增韧效果,并分析其增强增韧机制。结果表明: GO-SiO₂的增强增韧效果明显优于GO和SiO₂颗粒,当GO-SiO₂的添加质量分数为0.3%时,其增强增韧效果最佳。     

氧化石墨烯掺杂丝素蛋白复合材料的结晶和力学特性

采用溶液混合法制备丝素蛋白(SF)/氧化石墨烯(GO)复合材料,并用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、动态力学分析表征了丝素蛋白分子链构象、微观形态和动态力学性能。结果表明,GO的掺杂促使SF向β-折叠构象转变,并且随着GO含量的提高,β-折叠的含量和材料拉伸储能模量(E')呈现先增后减的变化趋势,当GO质量分数为1.0%时达到最大值,此时复合材料的E'较SF膜提高了约157%。     

纳米粘土/环氧树脂复合材料的制备及力学性能研究

借助超声分散,采用固化处理制备了不同纳米粘土掺量(0,1%,3%,5%和7%(质量分数))的纳米粘土/环氧树脂复合材料,研究了纳米粘土掺量对复合材料性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、力学性能测试、扫描电镜(SEM)等对复合材料进行了表征。结果表明,不同掺杂比例的纳米粘土和环氧树脂都均匀结合,纳米粘土掺量为7%(质量分数)的复合材料衍射峰强度最高,其结晶性能最佳;随着纳米粘土掺量的增加,复合材料的拉伸模量、极限抗压强度和断裂韧性KIC值整体均高于纯环氧树脂,而复合材料的破坏应变低于纯环氧树脂;当纳米粘土掺量为1%(质量分数)时,复合材料的极限抗拉强度略有提高,但随着纳米粘土掺量的继续增加,复合材料的极限抗拉强度逐渐降低;当纳米粘土掺量为5%(质量分数)时,复合材料的拉伸模量达到3 513 MPa,相比纯环氧树脂的3 300 MPa,增加了6.5%;当纳米粘土掺量为7%(质量分数)时,复合材料的断裂韧性KIC值达到1.97 MPa·m~(1/2),相比纯环氧树脂的1.60 MPa·m~(1/2),增加了23.1%;纯环氧树脂的断裂表面光滑无褶皱,断裂时裂纹没有产生无偏离的扩展,而复合材料的断裂表面随纳米粘土掺量的增加均趋于粗糙,裂纹在扩展过程中发生了偏移。     

纳米氧化铝颗粒对高性能环氧树脂玻璃化转变温度的影响

采用机械分散工艺制备了Al2O3/环氧复合材料,研究了颗粒含量和颗粒表面改性对复合材料玻璃化转变温度(Tg)的影响规律。结果表明:微米颗粒的加入并未改变环氧树脂的Tg,而纳米颗粒的加入则产生了较大影响。当未表面改性的Al2O3纳米颗粒含量超过10%(质量分数,下同)时,复合材料的Tg开始下降;纳米颗粒含量为18%时,相比纯树脂体系,复合材料的Tg下降了约25℃。经过辛基硅烷表面改性的纳米Al2O3颗粒与树脂的相容性得到改善,对体系的增黏效果减小,复合材料的Tg降低幅度较小。     

氧化石墨烯增强苯并■嗪-双■唑啉树脂纳米复合材料

将双酚A型苯并■嗪(Ba)、双■唑啉(1,3-PBO)和氧化石墨烯(GO)在室温下进行物理共混,再将共混物逐步升温热固化制备了GO/Ba/1,3-PBO树脂纳米复合材料。红外光谱证实Ba、1,3-PBO与GO之间已经发生反应,热重分析表明,随着GO含量增加,GO/Ba/1,3-PBO树脂纳米复合材料的热稳定性得到显著提高。GO的添加能明显增强苯并■嗪-双■唑啉树脂的力学性能,当仅添加0.3%的GO时,复合材料的弹性模量和拉伸强度较纯树脂分别增加了146.7%和127.8%。GO/Ba/1,3-PBO树脂纳米复合材料的吸潮率也显著降低。     

纳米金刚石与聚醚醚酮填充改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦学性能

采用模压-烧结方法制备了纳米金刚石(ND)与聚醚醚酮(PEEK)填充改性的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,并研究了复合材料的摩擦磨损性能及其微观结构。结果表明,随着PEEK含量增加到20%(质量分数),复合材料的耐磨性显著提高;而较低填充量的ND可以在降低复合材料摩擦系数的情况下提高其耐磨性能。1.0%ND/20%(质量分数)PEEK/PTFE复合材料的减摩耐磨性能优良,与纯PTFE相比,该复合材料的摩擦系数下降约20%,耐磨性能提高120倍,原子力显微分析表明该复合材料中ND分布均匀。     

纳米TiO2改性水泥基混凝土复合材料的制备及性能研究

以纳米TiO₂为填料,通过调整纳米TiO₂的掺杂比例(0,2%,4%和6%)(质量分数),制备出了不同掺量的纳米TiO₂改性水泥基混凝土复合材料,对混凝土复合材料的力学性能、微观形貌和耐久性能等进行了分析。结果表明,随着纳米TiO₂掺杂含量的增加,混凝土复合材料的抗压强度和抗折强度均呈现出先升高后降低的趋势,孔隙率和磨损量表现出先降低后略微升高的趋势。当纳米TiO₂的掺杂含量为4%(质量分数)时,28 d抗压强度和抗折强度均达到最大值,分别为42.57和5.62 MPa,孔隙率最低为9.57%,磨损量最少为1.81 kg/m²,磨损降低率最大为42.54%。抗盐冻性测试表明,在经过7次冻融循环后,随着纳米TiO₂掺杂含量的增加,次冻融循环后的质量损失率持续降低,抗盐冻性能得到显著改善。SEM分析可知,掺入适量纳米TiO₂后,钙矾石的形貌有从针状向扁圆形转变的趋势,促进了凝胶的形成,提升了整体结构的致密性,从而提高...     

氧化石墨烯/海藻酸钠复合材料的制备与性能研究

通过溶液共混法和溶剂挥发法制备了氧化石墨烯/海藻酸钠(GO/SA)复合材料,通过XRD,IR,吸水性实验和拉伸实验对其结构和性能进行了研究。结果表明,GO的添加可显著提高SA基体的力学性能。当GO含量为7%(wt,质量分数,下同)时,与SA基体相比,GO/SA复合材料的干态和湿态力学性能分别提高了42.5%和212%。吸水性实验表明,GO/SA复合材料的吸水率在GO含量为3%时出现最大值。     

电纺聚酰亚胺/氧化石墨烯复合纳米纤维膜的制备及性能研究

采用静电纺丝技术制备了氧化石墨烯(GO)不同含量的聚酰亚胺/氧化石墨烯(PI/GO)复合纳米纤维膜,并研究其结构、表面润湿性、热氧化特性、力学性能和过滤性能。结果表明,添加GO有利于纳米纤维的直径分布趋于均匀,在GO用量为0.5%(wt,质量分数)条件下,PI/GO复合纳米纤维膜平均纤维直径最小为(231±36)nm,孔隙率高达89.61%,拉伸强度为14.43MPa,杨氏模量为1.36GPa,断裂伸长率为10.84%,热氧化稳定性较纯PI纳米纤维膜提高了15℃,过滤效率最高达到96.5%,较纯PI纳米纤维膜提高了8%。添加GO能有效提高PI/GO复合纳米纤维膜的疏水性、力学性能及热氧化稳定性。     

纳米铁-氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的制备及其力学性能

纳米铁和氧化石墨烯(GO)修饰壳聚糖(CS)复合材料对水体中重金属的优越吸附性能,在环保领域具有良好的应用前景.然而,不同含量纳米铁和/或GO修饰CS对复合材料力学性能的影响成果却十分有限.因此,以CS为聚合物基体、GO和FeCl3·6H2O为纳米填充物,采用溶液混合蒸发法制备了不同配比的纳米铁-氧化石墨烯/壳聚糖(F...     

氧化石墨烯纳米带与氧化石墨烯增强热塑性聚氨酯薄膜的制备及性能

利用纵向裂解多壁碳纳米管制备了氧化石墨烯纳米带,并采用溶液成型的方法制得氧化石墨烯纳米带-氧化石墨烯(GONRs-GO)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料薄膜。场发射扫描电镜和X射线衍射分析结果显示,GONRs与GO间相互剥离并均匀地分散在TPU基体中;氧气透过率(OTR)和力学性能测试表明,GONRs和GO具有协同增强TPU复合材料薄膜的阻隔和力学性能的作用。当GONRs和GO在TPU中添加量均为1.5%(质量分数)时,GONRs-GO/TPU复合材料薄膜的阻隔和力学性能达到最佳。相比于纯TPU薄膜,该GONRs-GO/TPU复合材料薄膜的OTR降低了83.94%,拉伸断裂强度、屈服强度、扯断伸长率则分别提高了59.28%,59.54%和15.0%。