热固性聚酰亚胺/石墨复合材料的性能

在热固性聚酰亚胺中加入不同比例的石墨粉,通过粉末冶金法制备热固性聚酰亚胺/石墨复合材料.考察其耐温性、阻燃性、耐化学性、硬度、力学性能、摩擦性能,及其与石墨填充量之间的关系.实验结果表明:复合材料具有良好的阻燃性、耐溶剂性和耐高温性,随着石墨填充量的增加,复合材料的压缩强度下降,但摩擦性能逐步提高.15％石墨填充热固性聚酰亚胺具备较高的压缩弹性模量和较低的摩擦因数和体积磨损量,可用于汽车用刹车片等材料.     

石墨和碳纤维改性聚酰亚胺复合材料的导热性能

以石墨、碳纤维(CF)、聚酰亚胺(PI)三元复合材料为研究对象,考察了CF体积含量对PI三元复合材料导热性能的影响,并采用了拟二元体系模型探讨了石墨和CF填充PI复合材料的协同效应。结果表明,CF的加入可以提高复合材料的力学性能：拉伸强度呈现先升高后降低的趋势,当CF含量为11.8 %（体积分数,下同）时,拉伸强度可达66.37 MPa;弯曲强度随着CF体积含量的增而增加,当CF含量为24.6 %时,弯曲强度可达103.3 MPa。复合材料热导率呈非线性增长,表明石墨和CF间存在协同效应;当CF含量为34.1 %时,环境扫描电子显微镜分析表明,CF与石墨能很好地搭接,增大了传热面积,复合材料热导率可达0.512 W/(m·K),约是其计算值的2倍。     

聚酰亚胺/导电石墨抗静电复合材料的制备与表征

采用原位聚合法制备了聚酰亚胺/导电石墨(PI/CG)抗静电复合材料薄膜,并探讨了复合膜的结构、微观形貌以及导电石墨用量对其表面电阻率、热性能以及力学性能的影响。结果表明:复合膜亚胺化完全、热性能得到提高;石墨的用量为15 phr时,复合膜表面电阻率的数量级为109Ω,达到抗静电的最佳要求范围。     

热塑性聚酰亚胺复合材料导热性能研究

采用稳态热板法测定铜粉（Cu）填充热塑性聚酰亚胺（TPI）复合材料的热导率，研究了Cu填充量对复合材料的力学性能和导热性能的影响，初步探讨了温度与复合材料热导率的关系。通过扫描电子显微镜观察了复合材料的微观形态。在此基础上，理论计算复合材料热导率。研究表明，Cu填充TPI可有效提高复合材料力学性能和导热性能。当Cu体积分数提高到26％时，填料聚集形成导热链，Cu／TPI复合材料的热导率是纯TPI树脂的3．5倍；当填料含量低于10％时，Maxwell—Eucken模型适合预测复合材料热导率；基于导热链考虑的Y．Agan模型可较好地反映复合材料热导率随填料含量的变化情况；随着温度的升高，Cu／TPI复合材料热导率先增大后趋于平缓。     

ABS/石墨/NBR导热复合材料性能的研究

采用熔融共混法制备丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)/石墨/丁腈橡胶(NBR)导热复合材料,通过热常数分析仪、同步热分析仪、扫描电子显微镜、力学性能测试等手段研究了NBR、ABS高胶粉及石墨(G)的添加量对ABS复合材料导热性能及力学性能的影响。结果表明,ABS高胶粉和NBR均能明显提高ABS的热导率和缺口冲击强度,但是丁腈胶粉的改性效果优于高胶粉。以NBR作为ABS复合材料的增韧剂,随着石墨含量的增大,增韧效果下降,ABS复合材料的热导率提高到纯ABS的5倍,热分解温度提高40℃左右,热膨胀系数下降。当ABS/G/NBR复合材料的质量比为60/15/25时,其热导率为纯ABS的2倍,缺口冲击强度达21.8 kJ/m2,明显高于纯ABS(2.6kJ/m2)。     

PLA热性能参数的研究

采用差示扫描量热法(DSC)研究了聚乳酸(PLA)在温度区间为40～180℃的连续质量定压热容(比热容)值;采用瞬态平面热源技术(TPS)研究了不同注塑工艺条件下聚乳酸的热导率和热扩散率。研究表明:聚乳酸的比热容会随温度的变化发生改变,造成其固液相比热容的不同;聚乳酸的热导率受注塑工艺条件的影响较小,在设定的范围内可以忽略其对热导率的影响;而热扩散率受注塑压力的影响较大,这与聚乳酸的相形态结构有关。     

溶液插层法膨胀石墨/硅橡胶复合材料的热性能研究

利用溶液插层法制备了膨胀石墨/硅橡胶（EG/VMQ）导热复合材料,对比普通熔融共混法研究了EG/VMQ的热稳定性。将碳纤维（CF）、SiC、BN、Al2O3等作为第三组分加入到EG/VMQ体系中,考察了第三组分对复合材料热稳定性和热空气老化性能的影响。结果表明,溶液插层法（最大质量损失速率对应温度Tmax为555.8℃）在改善EG/VMQ复合材料热稳定性方面优于普通熔融共混法（Tmax为527℃）;第三组分CF在提高溶液插层法EG/VMQ复合材料的热稳定性（Tmax为561℃）和热空气老化性能方面均优于其它填料。     

石墨的取向对聚酰亚胺摩擦性能的影响

通过热模压成型工艺制备了聚酰亚胺(PI)/石墨(NG)复合材料,对其摩擦性能、断面及磨痕形貌进行了测试与表征。结果表明,NG在PI基体中沿着与成型压力垂直的方向取向;当载荷不变且滑动速度较低时,垂直于摩擦面的NG比平行于摩擦面的NG更能降低PI的摩擦因数;随着滑动速度的提高,这种情况发生转变,而提高载荷后,转变点向低速移动;对比摩擦性能与磨痕形貌的结果发现二者存在紧密的联系,磨痕的表面越光滑、粗糙度越低,摩擦因数与磨损率也越低。     

酚醛树脂改性石墨/天然橡胶复合材料的性能

采用酚醛树脂对石墨进行改性处理,制得改性石墨/天然橡胶(NR)复合材料,采用扫描电子显微镜对石墨的微观形貌进行了表征,并对改性石墨/NR复合材料的性能进行了研究。结果表明,改性石墨的表面粗糙度增加。改性石墨/NR复合材料在不同温度下的平均热导率高于未改性石墨/NR复合材料;随着酚醛树脂含量的增大,复合材料导热性能有所降低。与未改性石墨/NR复合材料相比,改性石墨/NR复合材料的拉伸强度、撕裂强度、定伸应力和硬度增大,扯断伸长率和永久变形降低;酚醛树脂含量高的改性石墨/NR复合材料较酚醛树脂含量低的复合材料力学性能有所降低。     

PE/多层石墨导热复合材料的制备与性能

PE、GPE为基材,多层石墨、石墨为填料,采用机械混炼法制备高导热塑料复合材料。SEM分析表明PE/多层石墨比GPE/多层石墨复合材料的插层效果更好。研究填料对复合材料的热导率和热稳定性的影响。结果表明:导热复合材料的热导率随填料填充量的增大而增大,多层石墨的填充量达到100%时,热导率为4.15 W.m-1.k-1。并且在相同填充量下PE/多层石墨较之GPE/多层石墨、PE/石墨、GPE/石墨的导热率更高。TGA分析表明:填充多层石墨、石墨的导热塑料复合材料热稳定性高于未填充的PE。经研究提出,形状比(径厚比)大和导热率高的导热填料更易形成导热网链;为了不影响导热填料的分散性,可先使基体材料与填料先混合均匀再增加其韧性、黏度等。     

Dynamic Mechanical and Thermal Properties of Phenylethynyl‐Terminated Polyimide Composites Reinforced With Expanded Graphite Nanoplatelets

Summary: This article reports on the dynamic mechanical and thermal properties of thermosetting phenylethynyl‐terminated polyimide (PETI‐5) composites reinforced with expanded graphite (EG) nanoplatelets having various average particle sizes and content. The EG nanoplatelets with varying particle sizes were prepared by different pulverization techniques through intercalation and exfoliation of natural graphite flakes. The effect of the EG particle size and concentration of the thermal behavior of PETI‐5/EG composites was investigated with several thermal analysis methods (DMA, TMA, and DSC). The storage modulus dynamic mechanical properties and glass transition temperature significantly increased with increasing concentration of EG nanoreinforcements regardless of size. The coefficient of thermal expansion significantly decreased, especially in the glass transition region.

     

聚丙烯/鳞片石墨导热复合材料的制备及性能

以聚丙烯(PP)为基体,鳞片石墨(FG)为填料,通过添加偶联剂、开炼机混炼、模压成型的方法,制备了具有较高热导率和优良力学性能的PP/FG导热复合材料。考察了硅烷偶联剂的品种及用量、FG的粒径及含量对复合材料热导率和力学性能的影响。结果显示,使用偶联剂处理的FG对复合材料的力学性能具有一定的增强作用,但是材料的热导率降低;当KH 550添加量为FG含量的1%时,材料的力学性能最好;随着FG粒径的增大,材料的热导率明显提高,力学性能相应下降,粒径为17μm的FG与148μm的FG制备的复合材料相比,热导率提高了52.3%,拉伸强度和弯曲强度分别由34.4 MPa和51.5 MPa下降到25.1 MPa和43.0 MPa;随着FG含量的增加,材料的热导率增大,当17μm的FG含量为70%时,材料的热导率是纯PP的22.1倍,拉伸弹性模量和弯曲弹性模量也随之增大,断裂拉伸应变和断裂弯曲应变减小,拉伸强度和弯曲强度先减小后增大,并且在FG含量为20%时降到最低。     

高热导率聚丙烯/石墨复合材料的制备与性能

为了提高聚丙烯(PP)的导热性能,扩大其使用范围,采用价格低廉的商用石墨对PP进行改性,利用转矩流变仪制备了PP/石墨导热复合材料。研究了粒径为2μm和20μm的石墨及其复配对复合材料热导率及力学性能的影响。结果表明,复合材料的热导率随着石墨用量的增加而显著增大,20μm石墨填充的复合材料热导率高于2μm石墨填充的复合材料;由于石墨的各向异性,层内热导率远高于层间热导率;将两种粒径的石墨复配,固定石墨总质量分数为40%,当2μm石墨与20μm石墨质量比为1︰5时,复合材料层间和层内热导率达到最大,分别为1.125 W/(m·K)和2.897 W/(m·K),比相同用量下单一2μm石墨填充PP分别提高了121%和61%,比单一20μm石墨填充PP分别提高了3.6%和20%。随石墨用量增加,单一粒径石墨填充的复合材料拉伸强度和弯曲强度呈现先减小后增大的趋势,随复配填料中20μm石墨用量增加,复配填料填充复合材料的力学性能呈下降趋势,但弯曲强度变化不大,拉伸强度也在10 MPa以上。     

聚酰亚胺/纳米炭黑复合材料的性能研究

采用原位聚合法制备聚酰亚胺/纳米炭黑复合材料,采用傅里叶变换红外光谱仪、万能试验机和摩擦磨损试验机研究了纳米炭黑添加量对复合材料亚胺化程度﹑力学性能﹑摩擦磨损性能的影响。结果表明,适量纳米炭黑的加入能够有效改善复合材料的摩擦学性能和力学性能;当纳米炭黑含量为固含量的28%时,复合物材料的摩擦学性能较好,复合材料表面犁沟变浅,表面变平整。     

PP/石墨/Al2O3导热复合材料的制备及性能

选择粒径为15μm鳞片石墨(FG)和3μm Al2O3混杂导热填料,采用新型同向非对称双螺杆挤出机,当Al2O3质量分数为20%时,改变FG的质量分数,制备PP/FG/Al2O3导热复合材料,研究混沌混合加工对导热复合材料性能的影响。结果表明,随着FG含量的增加,导热复合材料的拉伸强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,而断裂伸长率、冲击强度逐渐减小,弯曲弹性模量逐渐增大,加工流动性能变差。当FG质量分数为40%时,导热复合材料的拉伸强度和弯曲强度有最大值,分别为32.76,46.88 MPa;抵抗热变形能力和热稳定性能逐渐提高,热导率逐渐增大。当FG质量分数为50%时,维卡软化温度提高7.2℃,负载变形温度提高38.6℃,最大分解速率温度提高13.7℃,热导率是未填充FG的6.6倍、纯PP的7.9倍。制备的导热复合材料具有优异的力学、耐热、导热性能。     

Thermal Aging Properties of Graphite Fiber Reinforced Peek and Graphite Fiber Reinforced Bmi Composites

Graphite fiber reinforced poly(ether ether ketone) (PEEK) and graphite fiber reinforced bismaleimide (BMI) composite materials are two kinds of advanced fiber-reinforced polymer matrix composites with good thermal stability and excellent mechanical properties at high temperature. They are currently receiving considerable attention. the main limitation on their application is the lack of knowledge regarding their behaviors during extended use at high temperature. Thermal aging properties are the main parameters for new polymer matrix composites that will be used in advanced spacecraft structural components. From the results of thermal aging effects on the properties—including interlaminar shear strength, drop-weight impact strength, and impact energy—of graphite/PEEK and graphite/BMI composites, it is found that unidirectional graphite fiber reinforced composites retain higher strength compared to multidirectional, and that multidirectional graphite/PEEK composites keep higher property retentions than multidirectional graphite/BMI composites after thermal aging at 190°C. From scanning electron photomicrographs, it is also found that graphite/PEEK composites have better fiber/resin adhesion, intraply adhesion, and microcrack resistance compared to graphite/BMI composites after thermal aging.