环氧树脂/有机蒙脱土纳米复合材料的制备与表征

分别采用熔融插层法与溶液插层法制备了环氧树脂/有机化蒙脱土纳米复合材料,并对不同工艺条件下制备的复合材料结构进行了表征。用X射线衍射法(XRD)测试了有机化蒙脱土在被插层前后片层间距的变化,用扫描电子显微镜(SEM)观察了复合材料冲击断面相态结构与蒙脱土在有机相中的分散情况。结果表明环氧树脂分子插入到经有机化改性的蒙脱土片层中,蒙脱土在环氧树脂固化过程中剥离成纳米级颗粒,无序的分散在环氧树脂基体中,且溶液插层法更有利于蒙脱土片层的剥离。通过热重分析(TGA)测试发现,溶液插层法制备的试样中残留的溶剂对复合材料的热性能影响很大。     

新型环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备、结构和性能

用一种新型的有机试剂制备有机蒙脱土，并将有机蒙脱土与环氧树脂复合制备了环氧树脂／蒙脱土纳米复合材料。研究结果表明，这种新型的有机改性剂是一种高效的插层剂。同时表现出对环氧树脂固化明显的促进作用。由于有机蒙脱土层间催化中心的引入，将有机蒙脱土与环氧树脂复合可成功制备纳米复合材料。当有机土含量小于8份(相对于100份环氧树脂)时有机土以剥离的纳米级片层结构为主，当有机土含量大于8份时有机土以剥离和插层的纳米结构并存。带活性基团的有机土使环氧树脂的凝胶活化能降低，使复合材料的耐热性能得到较大的提高。     

插层复合法制备聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的研究进展

综述了采用熔融插层法和原位插层法制备聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料的近期研究概况,概述了纳米复合材料的热性能、结晶性能和流变性能。指出直接采用未经改性的蒙脱土进行插层聚合反应,降低PP／蒙脱土纳米复合材料的成本,是未来研究工作的重点和着手解决的主要问题。     

XLPE/OMMT纳米复合材料电导和击穿性能

为了研究纳米蒙脱土的分散效果对复合材料电导和击穿性能的影响,采用熔融共混的方法分别制备了无相容剂和以EEA、EVA为相容剂的3种聚合物/蒙脱土纳米复合材料,研究了有机化蒙脱土(organic montmorillonite,OMMT)在聚合物中的层间距变化,对复合材料进行了直流电导–温度和交流击穿场强测试。结果表明:有机化OMMT的分散效果取决于相容剂的极性和有机插层剂的匹配效果;纳米复合材料的体积电导率随温度的升高而增大,其数值大小与不同表面插层剂的插层效率有关;OMMT的加入,改变了聚合物的内部结构,击穿数据分散性明显减小,插层分散的均匀性产生的界面状态是影响纳米复合材料击穿场强的主要因素。     

交联行为对纳米复合电介质电导特性和电气强度的影响

为了研究交联行为对纳米复合材料电导特性和电气强度的影响,采用熔融共混法分别制备了聚乙烯/蒙脱土(PE/OMMT)和交联聚乙烯/蒙脱土(XLPE/OMMT)纳米复合材料,研究了有机化蒙脱土(OMMT)在聚合物中的层间距变化和分散状态,对复合材料的体积电阻率和工频电气强度进行了测试。结果表明:OMMT在聚乙烯(PE)基体中的层间距大于在交联聚乙烯(XLPE)中的层间距。当OMMT质量分数为2%时,蒙脱土在聚乙烯中呈现出良好的剥离分散状态。纳米复合材料的体积电阻率随温度升高而减小,其活化能的大小与有机化蒙脱土的插层效率有关。OMMT的加入明显提高了PE的电气强度。而交联后由于三维网状结构的建立,较强的分子间作用力减小了OMMT的层间距,使OMMT的分散均匀性变差,导致交联后复合电介质的电气强度相比交联前有所降低。     

低密度聚乙烯/纳米蒙脱土复合材料的水树枝生长特性

低密度聚乙烯是高压电力电缆的主要绝缘材料,水树枝生长特性与聚乙烯高压电力电缆绝缘击穿具有紧密联系。采用熔融插层复合法制备了一种低密度聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料;设计制作了纳米复合材料的水树枝老化试样及试验装置,在试验中观测了试样的水树枝生长长度,并对试样的水树枝引发率进行了统计,分析了低密度聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料的吸水率对水树枝生长的影响;采用差示扫描热法分析了试样的结晶度和晶粒尺寸均匀性,通过分析低密度聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料的结晶行为,说明了纳米蒙脱土对纳米复合材料中水树枝的抑制机理。试验与分析结果表明:掺杂质量分数为3%的纳米蒙脱土粒子能够有效地提高低密度聚乙烯的结晶度,使晶粒尺寸分布均匀,吸水率减小,延缓水树枝在低密度聚乙烯中的引发与生长。     

蒙脱土改性环氧树脂复合材料的制备及性能研究

通过把有机蒙脱土(oMMT)分散到环氧树脂(EP)中制备出环氧树脂/有机蒙脱土(EP/oMMT)纳米复合材料.利用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)对EP/oMMT纳米复合材料的微观结构进行了分析表征,利用热重分析仪、马丁耐热试验仪、冲击试验仪和介损分析仪测试了该复合材料的耐热性能、机械性能和介电性能.结果表明:有机蒙脱土以球形和蜷曲带形两种形态存在于树脂基体中,平均尺寸为20nm;混合温度为90℃时所得复合材料中oMMT的分散性较好,EP和oMMT的两相界面粘接也较好,复合材料的马丁耐热温度和冲击强度比未改性树脂分别提高了10℃和31.6%.复合材料的冲击强度随蒙脱土含量的增加而提高,并在蒙脱土含量为2phr时达到最大值23.6kJ/m2;通过研究复合材料的两相结构与冲击韧性的关系,推断出蒙脱土增韧环氧树脂的增韧机理为基体的剪切屈服机理;复合材料的介电常数(εr)和介电损耗角正切(tanδ)均有所降低,εr随温度的变化趋势与未改性环氧树脂相似,而蒙脱土的加入延缓了tanδ随温度增加而增大的速率.     

低密度聚乙烯–蒙脱土纳米复合材料的电树枝生长特性

绝缘材料的电树枝生长特性分析是评估其绝缘性能的重要方法之一。采用熔融插层复合法制备了一种低密度聚乙烯–蒙脱土纳米复合材料,设计制作了纳米复合材料的电树枝生长试样及实验系统,在实验中观测了恒定电压下试样中电树枝生长过程及电树枝形态,测量了试样中电树枝的生长速度与扩散系数,分析了电树枝的局部放电统计特性。通过分析低密度聚乙烯–蒙脱土纳米复合材料的结晶行为,说明了纳米蒙脱土对该纳米复合材料中电树枝的抑制机制。实验与分析结果表明:纳米蒙脱土粒子有效提高了低密度聚乙烯的结晶度并减小了晶粒尺寸。同时,纳米蒙脱土粒子有利于降低纳米复合材料电树枝局部放电量与放电重复率,延缓了电树枝的引发与生长。     

环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的介电性能研究

采用插层聚合法制备了环氧树脂(EP)／蒙脱土(MMT)纳米复合材料,用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)研究了该纳米复合材料的结构,并用阻抗分析仪等研究了其介电性能。结果表明：EP／MMT纳米复合材料的介电常数和介电损耗随有机蒙脱土质量分数的增加有一个最低值,介电常数随频率的升高而降低,纳米复合材料的介电损耗在高频阶段保持稳定。     

成型方式对XLPE/OMMT纳米复合材料介电性能的影响

为了研究压制成型法和挤出成型法对纳米复合材料介电性能的影响,分别采用两种成型方式制备了交联聚乙烯/有机化蒙脱土（XLPE/OMMT）纳米复合材料。探讨了不同复合材料中有机化蒙脱土的层间距变化对复合材料电阻-温度特性、介电常数和介质损耗以及电气强度的影响。结果表明：成型加工过程中的力场作用会影响OMMT的插层分散效果;挤出成型过程中的拉伸应力使试样中OMMT片层沿拉伸方向进行取向,形成了规整排列单元,载流子的迁移运动受到阻碍,从而改善了试样的电阻-温度特性;聚合物分子链段的运动受限于取向的片层间,使试样中偶极子的极化率降低,使得介电常数和介质损耗因数减小;同时,OMMT的有效插层与聚合物形成的杂化结构使电子产生漫反射现象,延长了电子运动路径,提高了挤出成型试样的电气强度。     

蒙脱土改性聚乙烯复合材料的高场介电性能研究

利用熔融插层法制备了聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料,研究蒙脱土对聚乙烯介电性能的影响。研究分析了纯聚乙烯和不同的聚乙烯/蒙脱土复合材料的树枝化性能,通过直流预电应力电树引发试验,探讨了空间电荷的极性效应对不同材料树枝化性能的影响。试验结果表明:与纯聚乙烯和其他复合材料相比,加入相容剂的聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料的电树潜伏期更长,电树生长速度更慢,而且显示出与LDPE不同的极性效应。不同材料的热激电流(TSC)试验结果显示:聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料的松弛时间分布展宽,峰值增高,说明在纳米复合材料中引入了更多的陷阱能级,这些陷阱调制了载流子浓度和迁移率,从而抑制了树枝的起始与生长。     

聚乙烯/蒙脱土纳米复合物的显微结构及其树枝化性能

电树枝是一种发生在高分子材料中的电致裂纹现象,是一种严重威胁以高聚物为主要绝缘材料的电力设备运行安全的电老化现象.为了分析蒙脱土对聚乙烯电树枝化的抑制作用,本文采用熔融插层法制备了聚乙烯/蒙脱土(PE/MMT)复合材料,通过扫描电子显微镜对其结构进行了表征,证实了该复合材料基本上达到了纳米数量级,即形成了纳米复合材料.试验研究了交、直流电压作用下纯聚乙烯(PE)和PE/MMT纳米复合材料的树枝化特性(如电树生长速度、分形维数等特征),结果表明聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料对电树具有较好的抑制效果.     

蒙脱石对介孔炭复合硫正极性能的影响

为了减少电解液中的活性多硫离子扩散,抑制“飞梭效应”,在介孔炭(MC)复合硫(MC/S)正极中添加蒙脱石,并进行充放电测试、循环伏安和交流阻抗谱分析.添加蒙脱石的电极第2次循环的放电容量保持率大于未添加蒙脱石的电极,加入蒙脱石有利于活性物质在介孔炭电极表面的均匀分布,但会增加电极阻抗.蒙脱石添加量为10％的电极性能较好...     

高可逆比容量锡负极循环性能的改善

为了改善锂离子蓄电池中高比容量锡负极的循环性能 ,采用多孔结构、高比表面积的多孔碳材料为载体制备得到Sn/PC复合材料。电化学测试表明 :用该类复合材料制备的电极表现出良好的锂嵌脱能力 ,循环性能比锡类电极有显著提高 ,其循环性能和可逆比容量与复合电极中锡的含量密切相关。第二次循环后复合电极充放电效率接近 10 0 % ,具备较好的充放电倍率特性和较低的嵌、脱锂电位。制备出的复合材料能防止锡嵌、脱锂过程产生的严重体积效应 ,从而提高电极循环性能 ,为锂离子蓄电池中合金类高比容量负极材料的实用提供了崭新的思路     

电化学硫酸嵌入处理碳纤维电极的电催化作用

经电化学H_2SO_4嵌入处理的PAN碳纤维电极,对Fe~(3+)/Fe~(2+)氧化还原反应和过电位较大的抗坏血酸氧化反应都具有很好的电催化活性.采用循环伏安法和激光喇曼光谱法研究了电极的表面性质及结构,讨论了电催化机理.结构缺陷增多引起的表面活性点以及表面含氧官能团的增加是影响提高碳纤维电极电化学活性的主要原因.     

碳纳米管用于锂离子电池负极材料

采用碳纳米管(CNTs)作为锂离子电池负极材料的添加剂,测试了负极材料的电化学性能。结果表明:添加2%(质量比)的CNTs,使负极材料的首次充、放电容量分别提高29.4 mAh/g和45.1 mAh/g,经20次循环,容量未见衰减。这是由于CNTs具有较大的比表面积和较高的储锂能力。     

锂离子电池正极材料表面包覆的进展

综述了常见的金属氧化物、磷酸盐、碳和聚合物表面包覆改性锂离子电池正极材料LiCoO2、LiMn2O4和LiFePO4等的研究现状。在已研究过的表面包覆物中,导电聚合物因不但具有嵌锂功能,还能增强材料表面的导电性而备受关注。