聚氨酯/碳纳米管功能复合材料的电学性能研究

采用溶液共混法制备了聚氨酯(PUR)/碳纳米管(CNTs)功能复合材料,并分别利用磁力分散和超声分散方法对CNTs进行分散,探讨了CNTs含量对PUR/CNTs复合材料电学性能的影响。结果表明,利用超声分散方法比磁力分散方法获得的CNTs在基体中的分散效果更好,并且随着超声分散时间的延长,分散效果越好;当分散时间为2 h、CNTs的质量分数为5%时,PUR/CNTs复合材料的体积电阻率趋于稳定,可以降到50 MΩ.cm,比纯PUR的体积电阻率下降了6个数量级。     

碳纳米管增强聚酰胺纤维的研究进展

综述了碳纳米管(CNT)在聚酰胺6(PA6)以及聚酰胺66(PA66)纤维中的应用,并对CNT-PA复合纤维的研究方向进行了展望。     

碳纤维/碳纳米管混杂填充聚合物复合材料导热性能研究

为探明材料的导热性能和力学性能的协同增效机制,以碳纤维(CF)/碳纳米管(CNT)混杂填充聚酰胺6(PA6)复合材料为实验对象,研究了CNT表面处理工艺对PA6/CNT/CF结合界面形貌、力学性能及导热性能的影响。结果表明:与单一填充CF相比,CNT的加入在CF与基体界面间形成"桥架"结构,降低了界面热阻,材料的力学性能与导热性能均有所提高;CNT表面镀镍处理后与CF的相互作用进一步增强,促使其附着在CF表面,使CF与基体间的啮合作用增强,可显著提高材料的导热性能与力学性能。     

煤矸石填充聚酰胺6复合材料的结构与性能研究

采用熔融共混法制备了聚酰胺6／煤矸石复合材料，研究了复合材料的力学性能、微观结构、结晶行为和流变性能。结果表明：煤矸石的加入使聚酰胺6的的拉伸强度、弹性模量、弯曲强度和弯曲模量分别增加了约53．8％、66．1％、37．1％和63．4％，而冲击韧性基本保持，煤矸石最佳填充量为25％；煤矸石在聚酰胺6基体中分散均匀，复合材料具有韧性断裂特征；煤矸石使聚酰胺6的结晶温度由187．0℃升高到191．3℃，过冷度由33．6℃降至18．9℃，结晶温度范围变窄，即煤矸石提高了聚酰胺6的结晶速率，对聚酰胺6具有异相成核作用；在所研究的剪切速率范围内，聚酰胺6及其复合材料的流变行为表现为假塑性，煤矸石的加入使非牛顿指数减小，聚酰胺6对剪切敏感性下降。     

聚酰胺-6/钛酸钾晶须复合材料结晶性能初探

通过DSC探讨了钛酸钾晶须对聚酰胺-6基体结晶性的影响。结果表明,未经过偶联剂KH550进行表面处理的钛酸钾晶须和经过偶联剂KH550处理的钛酸钾晶须在聚酰胺-6中都起到了异相成核作用,特别是经过表明处理的晶须使聚酰胺基体的结晶行为变化很大,从而影响了基体的结晶度。     

多壁碳纳米管／环氧树脂复合材料性能研究

采用物理机械方法与化学方法相结合的手段,制备了多壁碳纳米管（MWNTS）／环氧树脂（Epoxy）复合材料。通过力学拉伸试验测试了MWNTs/Epoxy复合材料拉伸强度和拉伸模量与MWNTS添加量的关系,利用扫描电镜（SEM）分析了MWNTS／Epoxy复合材料的拉伸断面,并用表面电阻测试仪对所制备的碳纳米管复合材料进行了电学性能测试。结果表明：经过化学酸化的方法处理后的MWNTS在复合材料中的分散得到了改善,力学性能也得到了明显的提高,但酸处理后的复合材料的电学性能明显低于未处理的复合材料。     

聚酰胺6/黏土纳米复合材料的工业化制备与性能研究

研究了黏土和黏土处理剂的选择,聚酰胺6/黏土纳米复合材料的工业化试生产工艺,并对纳米复合材料的结构和性能进行了研究。结果表明,黏土在聚酰胺6基体中以纳米尺度剥离并均匀分散,纳米复合材料的力学性能、热变形温度和电性能均较纯树脂有较大幅度的提高。     

羟基多壁碳纳米管改性PA6性能研究

利用熔融共混法制备了聚酰胺6(PA6)/羟基多壁碳纳米管(OH-MWCNTs,羟基含量2.48%)复合材料并研究了其性能。结果表明:OH-MWCNTs具有明显的成核作用,使PA6的结晶过程可在较高温度下进行;使PA6结晶速率下降,有利于生成热力学更稳定的α晶,对PA6的玻璃化转变温度基本没有影响。OHMWCNTs对PA6具有增强增刚作用,在含量为2.5%时,拉伸强度增加了14.2%,弹性模量增加了30%;但降低了冲击强度,在含量为1.5%时,冲击强度下降了10%,在2.5%时下降了25%。     

聚合物/碳纳米管导电复合材料研究进展

综述了聚合物/碳纳米管复合材料的制备方法及其电学性能的研究进展。评述了聚合物/碳纳米管复合材料常用的制备方法,包括溶液共混、熔融共混、原位聚合等,特别强调碳纳米管在聚合物基体中的分散;介绍了采用聚乙烯、环氧树脂等为基体的碳纳米管复合材料电学性能研究的两个方面:导电渗流行为和正温度系数效应;对聚合物/碳纳米管导电复合材料研究中存在的问题如工艺改进、机理解释等进行了讨论,并展望了这一类材料的发展前景。     

PCL/CNTs复合材料的性能

以聚己内酯(PCL)和碳纳米管(CNTs)为主要材料,采用熔融共混制备PCL/CNTs复合材料。随着CNTs含量增加,以直径为10 nm的CNTs(简称CNTs10)制备的PCL/CNTs10复合材料的拉伸强度先增加后降低,以直径为5 nm的CNTs(简称CNTs5)制备的PCL/CNTs5复合材料的拉伸强度先减小后增大,断裂伸长率先降低后增加,体积电阻率逐步降低。CNTs含量相同时,PCL/CNTs5复合材料的体积电阻率小于PCL/CNTs10;CNTs5含量分别为12%和14%时,复合材料的体积电阻率分别为0.92Ω·cm和0.52Ω·cm。扫描电子显微镜分析发现,随着CNTs含量增加,复合材料表面暴露的CNTs5数量逐渐增多,当CNTs10含量≥12%和CNTs5含量≥10%时出现一定的团聚。CNTs5含量为12%的复合材料综合性能最佳,其体积电阻率为0.92Ω·cm、拉伸强度为26.4 MPa、断裂伸长率为267.7%、撕裂强度为46.0 N/cm;在3.7 V直流电压下通电12 min,可从28℃上升到36℃,20 min后达到38℃,随后温度缓慢上升,该复合材料在热敷保健和医疗器械领域具有良好的应用前景。     

PA6/GF/SP三元复合材料的制备及其力学性能研究

以矿渣微粉（SP）和玻璃纤维（GF）为填料,经共混、挤出造粒、注射成型工序制备聚已内酰胺（PA6）/GF/SP三元复合材料,采用扫描电子显微镜观察断口形貌,通过检测复合材料试样的拉伸强度、冲击强度研究不同GF/SP配比比例以及SP的粒径对复合材料的力学性能影响。结果表明,当GF/SP配比填料总量定为30 %（质量分数,下同）,SP与GF比例为1∶3时,平均粒径为7 μm的SP有最好的增强效果,拉伸强度为96.8 MPa;当SP平均粒径为15 μm时,三元复合材料具有最佳的冲击强度,比纯PA6提高了32.4 %,达到8.31 kJ/m2。     

剪切强度对PA6 /CaCl2复合材料结构与性能的影响

采用熔融挤出的力一法,制备了PA6/CaCl2复合材料,研究了螺杆剪切强度对PA6/CaCl2复合材料的结晶过程和性能的影响。实验结果表明:随剪切强度的增大,CaCl2与PA6的络合反应程度越大,PA6/CaCl2复合材料的结晶度越小,结晶不完善程度越大,复合材料的黏度越大,熔体流动速率越小。复合材料的拉伸强度、冲击强度随剪切强度的变化存在极值现象,这与剪切强度对复合材料结晶度和络合反应的影响规律及其综合效应有关,低于某一临界剪切强度时,结晶度变化的影响占主导地位,超过这一临界剪切强度后,络合反应的变化影响占主导地位,导致复合材料相应性能随剪切强度的变化而改变。     

原位增容PA6/PE-HD共混物的性能研究

在双螺杆挤出机上通过原位增容反应挤出制备了聚酰胺6(PA6)/高密度聚乙烯(PE-HD)共混物。通过力学性能测试、扫描电子显微镜观察和Molau实验,研究了PE-HD含量对PA6/PE-HD共混物的力学性能和体系增容作用的影响。结果表明,PE-HD与马来酸酐(MAH)在挤出共混过程中原位生成了PE-HD-g-MAH,其对PA6/PE-HD共混物有较好的增容作用;PA6/PE-HD共混物的力学性能与界面形态均有较大改善,吸水率有所降低。     

PA/CNTs复合材料的电性能研究

采用共沉淀法制备了尼龙6(PA6)/碳纳米管(CNTs)复合材料,研究了该复合材料的电性能。结果表明,CNTs的质量分数为5%时,复合材料的电导率由纯PA6的1×10-15S/cm提高到2.1×10-5S/cm,比纯PA6提高了10个数量级;CNTs的质量分数为15%时,复合材料的电导率为0.13S/cm,比纯PA6提高了14个数量级。在所研究的温度范围内,该复合材料表现出负电阻温度系数效应。当CNTs的质量分数为15%时,复合材料的伏安特性曲线非线性明显,符合半导体特性。     

PLA/CNTs微发泡复合材料的制备

用熔融共混法制备不同含量的聚乳酸(PLA)/碳纳米管(CNTs)复合材料,以超临界二氧化碳作为物理发泡剂,通过快速卸压过程制备PLA/CNTs微发泡复合材料,并对其热性能、形貌结构和电性能进行表征和分析。热分析结果表明,在150℃时,随着发泡压力的增加,由于退火和塑化效应的共同作用,与未发泡复合材料的相比,微发泡复合材料的熔点先上升后下降。通过调控二氧化碳的压力及温度,制得具有不同微孔结构的PLA/CNTs发泡复合材料,利用扫描电子显微镜分析上述因素对微发泡复合材料泡孔结构的影响。当CNTs质量分数为3%时,PLA/CNTs复合材料在150℃,16 MPa条件下发泡制得的材料泡孔形貌较好。在150℃下,随着压力的升高,PLA/CNTs微发泡复合材料的电导率减小,在20 MPa下的电导率为3.6×10-2 S/m,与在14 MPa下的8.93 S/m相比降低约3个数量级。在16 MPa下,随着温度的升高,PLA/CNTs微发泡复合材料的电导率减小,在160℃下的电导率为2.9×10-2 S/m,与在145℃下的9.15 S/m相比降低约3个数量级。     

熔融挤出温度对PA6/CaCl2复合材料结构与性能的影响

采用熔融挤出的方法,制备了PA6/CaCl2复合材料,研究了熔融挤出温度对PA6/CaCl2复合材料的结晶行为和性能的影响。实验结果表明：随熔融挤出温度的提高,CaCl2与PA6的络合反应程度越大,PA6/CaCl2复合材料的结晶度越小,结晶不完善程度越大,复合材料的粘度越大,熔体流动速率越小。随熔融挤出温度的提高,复合材料的拉伸强度先增大后减小,最后近似趋于定值,冲击强度、弯曲强度随熔融挤出温度的提高总体呈增加趋势。     

UV老化对ZnO填充PA6/LGF复合材料性能的影响

用熔融共混法制备出长玻璃纤维(LGF)含量为30%的LGF增强尼龙6(PA6)/ZnO(PA6/LGF/ZnO)复合材料,并采用氙灯紫外(UV)老化法研究了ZnO含量为0%~8%及UV老化时间为0~800 h对复合材料力学性能和结晶性能的影响。结果表明,经UV辐照后,PA6/LGF/ZnO复合材料的拉伸强度升高,韧性下降,其中当ZnO添加量为6%时,复合材料在800 h老化后的拉伸强度和缺口冲击强度保留率较未添加ZnO的复合材料分别提高了5.39%和4.98%。SEM分析表明在UV老化过程中,LGF与PA6基体之间的界面并未受到明显破坏,老化主要集中发生在PA6基体上。随着老化时间的延长,PA6/LGF复合材料中的PA6出现UV交联而使其结晶度从26.19%降低至20.70%;对于ZnO含量为6%的PA6/LGF/ZnO复合材料,老化800 h后其结晶度仅从22.92%下降至21.34%,PA6/LGF/ZnO复合材料整体上的结晶性能趋于稳定。     

交联型聚酰胺11／乙烯-乙烯醇共聚物高阻透材料的研究

采用原位交联技术制备聚酰胺11(PA11)/乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)高阻透材料,以过氧化二异丙苯(DCP)为交联剂,研究其用量对体系凝胶含量、力学性能、阻透性能及形态结构的影响。结果表明:随着 DCP 含量的增加,体系的冲击强度、拉伸强度、凝胶含量、阻透性能均呈现先升高后降低的趋势;红外光谱(FT-IR)表明,PA11末端羧基和 EVOH 的侧羟基反应生成了酯基;差示扫描(DSC)分析表明,体系的玻璃化转变温度随着 DCP 含量的增加先升高后降低;扫描电子显微镜(SEM)分析显示,DCP 含量对 EVOH 在 PA11中分散形态有很大的影响,DCP 的质量分数为1.5%时,EVOH 以相互交叠的不连续的片层状结构分散于 PA11树脂中,其力学性能和阻透性能得到大幅度的提高。     

PA6／PP／EPDM-g-MAH共混物的制备与性能研究

采用熔融接枝方法研制增容剂EPDM-g-MAH，系统研究了EPDM用量、PA6／PP配比、加工方式等对PA6／PP／EPDM-g-MAH共混体系的相态结构、力学性能的影响，同时研究了合金分散相颗粒平均粒径(dd)、表面间距(τd)与冲击强度之间的关系。结果表明，自制接枝物可有效地改善PA6／PP合金的相容性，且材料的冲击强度显著提高。同时，提出了合金冲击强度与分散相颗粒表面间距(τd)关系的经验方程，计算出合金发生脆韧转变的临界表面间距τ值为0．20μm。