BN/聚砜导热绝缘复合材料的制备及性能

采用粉末混合法制备了BN/聚砜导热绝缘复合材料,用扫描电子显微镜（SEM）、导热系数测试仪和超高电阻微电流测试仪对复合材料的微观形貌、导热性能和电绝缘性能进行了表征。结果表明：硅烷偶联剂改性处理后的BN粉体与聚砜基体之间的相容性较好;BN/聚砜复合材料的导热系数随BN含量的增加而增大,最大可达2.08（W·m^-1·K^-1）;表面电阻率和体积电阻率随BN含量的增加而减小,最低值分别为0.82×10^15Ω和1.78×10^15（Ω·cm）,具有电绝缘性。     

水热法制备氟化石墨烯

以石墨为原料,由Hummers法的改进方法制备氧化石墨烯,再采用水热法对氧化石墨烯进行氟化,获得氟化石墨烯。利用X射线衍射（XRD）、傅立叶红外光谱（FTIR）、拉曼光谱（Raman）、原子力显微镜（AFM）对其结构和微观形貌进行表征。FTIR和Raman结果表明氟化产物的化学结构中存在C-F键,且D峰（1350 cm-1处）和G峰（1580 cm-1处）所对应的强度比ID/IG在氟化后明显变大,即氟化造成碳结构缺陷,规整性下降。AFM显示氟化石墨烯具有纳米层状结构,厚度约为4 nm。该法成本较低,工艺简单,易于控制,对设备要求不高,有望实现氟化石墨烯的大规模制备。     

高导热电绝缘陶瓷的研究方向及应用前景

介绍了高导热电绝缘陶瓷的性能、设备，并从研究现状出发讨论了这类材料目前的一些研究方向，同时也对高导热电绝缘陶瓷的应用前景了一些讨论。     

石墨烯基复合材料的吸波性能研究

石墨烯以其独特的结构和优异的性能而广泛应用于物理、化学及材料学等领域。石墨烯具有比表面积大、密度低、导电性好、耐高温和抗氧化能力强等特点,将其应用于吸波领域,即可增强材料的吸波性能,又可降低材料的密度,从而有望获得轻质高效的吸波材料。本文主要论述了近年来我们课题组将石墨烯基复合材料应用于吸波领域的研究。     

还原氧化石墨烯/石墨相氮化碳复合膜的制备及其脱盐性能

采用真空抽滤法制备了以氧化石墨烯为基体的rGO/g-C_3N_4复合膜,系统研究了光催化还原时间、GO与g-C_3N_4质量比及GO沉积密度等工艺参数对复合膜脱盐性能的影响,优选出rGO/g-C_3N_4复合膜成膜工艺条件;并基于优选工艺所制备复合膜研究了NaCl溶液浓度对复合膜脱盐性能的影响,为复合膜的制备及应用提供实验依据。研究结果表明:紫外光照射时间为30h,GO与g-C_3N_4的质量比为6∶1,GO沉积密度为477.7mg·m~(-2)时制备的rGO/g-C_3N_4复合膜对NaCl溶液的脱盐性能最佳;复合膜对NaCl截留率和溶液通量均随NaCl溶液浓度降低而升高,对浓度为0.01mol·L~(-1)的NaCl溶液,截留率达到61.1%。     

聚酰亚胺/聚酰胺-胺复合膜的制备及其对CO2的分离性能

以乙二胺(EDA)为引发核,通过发散法合成1.0～3.0代树枝状聚合物聚酰胺-胺(PAMAM),并以其作为功能涂覆层制备聚酰亚胺(PI)/PAMAM复合膜,考察PAMAM代数对纯CO2、N2及CH4在复合膜中渗透及CO2/N2、CO2/CH4分离性能的影响.结果表明:PAMAM对CO2有明显的选择透过能力,PI/PAMAM复合膜对纯CO2的透过系数及CO2/N2、CO2/CH4的分离系数随PAMAM代数的增加而增大;当涂覆层为3.0代PA-MAM时,复合膜对CO2的渗透系数达到106.6 Barrer,CO2/N2、CO2/CH4分离系数分别达到44.25和58.83.     

氟化聚苯胺的合成及性能

分别采用苯胺(ANI)和3-氟苯胺(FANI)为聚合单体,十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂,过硫酸铵(APS)为氧化剂,通过半连续乳液聚合合成聚苯胺和氟化聚苯胺,并对PANI和PFANI聚合物表面形态和润湿性进行了分析。实验发现,合成的氟化聚苯胺呈直径为100nm左右分布极为分散的粒状微球,其乳液的稳定性明显强于PANI乳液。PFANI由于具有低表面能的含氟基团的存在,具有良好的疏水性能。     

聚酰亚胺纳米复合材料结构和性能的分子模拟

采用MS分子模拟技术,系统地模拟了掺杂纳米α-A l2O3和SiO2聚酰亚胺复合材料的结构和性能.结果表明:PI具有近程有序而远程无序的三维非晶形结构,元胞的形状接近立方体;纳米α-A l2O3比SiO2掺杂PI改性效果好,纳米掺杂引起了聚酰亚胺结构、晶体类型和性能的改变.     

聚苯硫醚/聚酰亚胺/氧化铝复合材料的制备与性能

向聚苯硫醚(PPS)和聚酰亚胺(PI)按90∶10比例(质量份比)混合物中,添加不同用量的氧化铝,利用平行双螺杆挤出机熔融共混制备了PPS/PI合金材料,考察了氧化铝用量对合金材料拉伸强度、弯曲强度、悬臂梁冲击强度、摩擦系数和磨损体积的影响。利用差热扫描量热仪(DSC)和热失重分析仪(TGA)研究了合金材料的结晶行为和热失重性能;同时在扫描电子显微镜(SEM)中观察了冲击断面形貌和摩擦面形貌。结果表明：氧化铝的加入对复合材料力学性能、耐摩擦性能和热性能有较大影响,并能够有效诱导PPS进行结晶。SEM观察发现,随氧化铝用量增加,摩擦面形貌表现为更加光滑,用量超过15质量份后,氧化铝分散效果变差。     

石墨烯增强铝基复合材料的制备及其性能

采用球磨混粉及放电等离子烧结技术制备不同含量(石墨烯质量分数为0,0.2%,0.5%,0.8%,1.0%)的石墨烯铝基复合材料,利用扫描电子显微镜、能量色散谱仪、X射线衍射、拉曼光谱仪和X射线光电子能谱表征铝基复合材料的微观组成、缺陷及烧结样品表面元素的化学价态,研究石墨烯含量对铝基复合材料导热性能和显微硬度的影响。结果表明:添加石墨烯后铝基复合材料的显微硬度和导热系数均有提高,导热系数提高更为显著;当石墨烯质量分数为0.2%时,铝基复合材料的显微硬度和导热系数达到最大值,与铝基体材料相比其硬度提高24%,导热系数提高204%;但当石墨烯质量分数继续增加到0.5%,0.8%,1.0%时,铝基复合材料的显微硬度及导热系数并未明显提升,主要原因为随着石墨烯含量的增加,石墨烯片层间的团聚现象加重,从而导致铝基复合材料的显微硬度与导热系数无法再进一步有效提高。     

水热法制备聚苯胺/石墨烯复合材料的研究

以氧化石墨烯（GO）与苯胺作为前驱物,在高温高压下一步水热反应,合成了聚苯胺/石墨烯（PANI/Gr）复合材料。利用紫外可见光谱、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜研究了PANI/Gr复合材料的结构和微观形貌,进一步利用电化学工作站探究了PANI/Gr复合材料的电化学性能。研究了水热反应时苯胺与GO的投料质量比对所得复合材料的结构与电化学性能的影响。循环伏安法和恒电流充放电测试结果表明由于聚苯胺与石墨烯的相互作用,复合材料的电容性能比单组分的聚苯胺和石墨烯要高。这说明通过GO与苯胺的一步水热反应成功制备了具有优良电容性能的PANI/Gr复合材料。     

原位还原法制备石墨烯/聚苯乙烯复合材料及其性能

以超临界CO_2为介质,乙二醇为还原剂,将分散在聚苯乙烯基体中的氧化石墨烯(GO)还原,制备石墨烯/聚苯乙烯复合材料,并研究了超临界压力、温度、还原时间和还原剂用量等几个关键因素对还原程度的影响,探究了氧化石墨烯的还原程度与复合材料的导电性的基本规律。研究表明:在温度为130℃,压力15 MPa条件下乙二醇还原处理24h后,复合材料中氧化石墨烯的含氧官能团大幅降低,复合材料的导电性较还原前可增加90%以上。     

界面约束对石墨烯/环氧树脂纳米复合材料弹性性能影响有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对石墨烯/环氧树脂纳米复合材料进行有限元分析并预测其弹性性能,石墨烯和环氧树脂基体分别用Euler-Bernoulli梁单元和六面体线性单元建模,石墨烯和环氧树脂基体之间界面的粘结作用分别采用嵌入区域约束、强绑定约束和弱绑定约束模拟。在此基础上,讨论了界面约束对石墨烯/环氧树脂纳米复合材料弹性性能的影响。界面粘结作用分别采用嵌入区域约束、强绑定约束和弱绑定约束的情况下,纳米复合材料的杨氏模量计算值与Halpin-Tsai理论模型的结果偏差均在3%以内。在嵌入区域约束的情况下,杨氏模量计算值比强绑定约束和弱绑定约束的稍大,且更接近Halpin-Tsai理论模型的结果。界面脱粘导致纳米复合材料杨氏模量下降,并且界面几何中心区域脱粘对杨氏模量的影响最小,而在石墨烯片边缘位置的脱粘对杨氏模量的影响最大。有限元数值计算也得到了同样的结果,验证了本文提出的有限元数值模拟方法的合理性。     

环氧树脂/碳纤维导热复合材料研究进展

为提高碳纤维复合材料的导热、老化以及其他力学性能,本文探讨了以环氧树脂为基体,以具有优良的力学性能的碳纤维为导热载体,制备具有良好性能的导热复合材料的制备工艺。同时,研究了碳纤维增强环氧树脂基体的热传导机制,以及近些年来环氧树脂基导热复合材料的科研现状。     

可溶性聚酰亚胺的合成和性能研究

采用低温两步法对1,4-双(1,4-二氨基)苯氧基苯(TPEQ)和4,4′-二氨基二苯醚(ODA)(含醚二胺)与4,4′-六氟亚异丙基-邻苯二甲酸酐(6FDA)(含氟二酐)分别进行了二元共聚和三元共聚,而且对共聚物分别进行了高温环化和化学环化,考察了其物性并采用FT-IR、1H-NMR、DSC、TGA对其进行了表征。结果表明,所有产品都具有良好地溶解性、耐热性和加工性能;不仅溶于DMF,还能很好的溶于低沸点溶剂三氯甲烷、四氢呋喃;Tg在220.9℃以上,Td在429℃以上,5%热损失的温度多在462℃以上,Tm在550℃以上。其中经高温环化的的三元共聚物(n(TPEQ)∶n(ODA)=3∶1)具有最好的综合性能:粘度1.065,Tg241.7℃,Td506℃,T5%488℃,拉伸强度108.81 MPa,可适用于激光约束聚变(ICF)实验用靶的自支撑膜材料。     

聚酰亚胺低聚物的合成及性能分析

用3,3′———二乙基———4,4′———二氨基二苯甲烷(DEDADPM)、均苯四甲酸二酐(PMDA)和马来酸酐(MA)为原料采取化学亚胺化法合成了具有良好加工性能和耐热性能的聚酰亚胺低聚物.通过红外光谱分析可证实亚胺环已形成.采用活性稀释剂和不饱和聚酯改性该低聚物,热分解温度达490℃以上,拉伸强度提高,韧性得到了较大改善.     

石墨烯/HDPE复合材料的制备及性能研究

以可膨胀石墨为原料,采用微波加热法和熔融共混法成功制备了石墨烯/HDPE复合材料.运用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、X-射线衍射仪(XRD)和拉伸测试等方法对其性能进行表征.结果表明：厚片石墨烯(TSG)与HDPE基体具有良好的相容性;同时片层结构的石墨烯为HDPE结晶提供异相成核剂,使其结晶度提高;当加入的TSG质量分数为0.3%时,HDPE拉伸强度由22.5 MPa提升到24.9 MPa,提升了10.7%,弯曲模量由443.5 MPa提升到510.4 MPa,提升了15.1%,冲击强度由55.3 kJ/m²提升到56.0 kJ/m²,提升了1.3%,明显提高了复合材料力学性能.     

石墨烯/橡胶纳米复合材料的研究进展

石墨烯是一种有着优异性能的二维纳米填料,将石墨烯与聚合物复合是发挥其性能的重要途径,石墨烯/橡胶纳米复合材料对橡胶的力学机械性能、电学性能、导热性能和气体阻隔性能等都有很大提升,得到了广泛关注。首先介绍了石墨烯的制备及功能化,然后对石墨烯/橡胶纳米复合材料的制备方法进行了详细的归纳,总结了石墨烯的加入对石墨烯/橡胶纳米复合材料性能的影响,对该类材料所面临的问题及发展趋势进行了分析和展望。