透明LED石墨烯/苯基硅橡胶复合封装材料

采用化学接枝技术,利用硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、水合肼改性氧化石墨烯（GO）制备功能型石墨烯（FG）。将FG与苯基硅橡胶混合,采用氢化硅烷化法,在铂催化剂作用下制备了一种发光二极管（LED）封装用FG/苯基硅橡胶复合材料,考察了改性后FG结构、表面官能团变化以及其用量对FG/苯基硅橡胶复合材料力学性能及光学性能的影响,并分析了FG/苯基硅橡胶复合材料的微观相态及其热稳定性。结果表明:经KH-550改性后的FG表面附有特殊官能团,能提高其在苯基硅橡胶中的分散性。当苯基硅橡胶中引入0.010 0wt% FG时,FG/苯基硅橡胶复合封装材料的透光率仍可达到85%以上,耐紫外老化性能和力学性有明显提高。FG/苯基硅橡胶复合材料的热分解温度为690 ℃、GO/苯基硅橡胶复合材料的热分解温度为623 ℃,而纯苯基硅橡胶的热分解温度为491 ℃,且FG/苯基硅橡胶复合材料的放热量始终比纯苯基硅橡胶略低。苯基硅橡胶中引入0.010 0wt% 改性的FG,材料热分解温度提高了200 ℃,放热量有所减少,能更好满足功能型LED复合封装材料热稳定性能要求。      

溶胶-凝胶法制备TiO_2/加成型硅树脂杂化纳米复合材料的性能研究

采用溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯为水解前驱体、盐酸为催化剂、冰乙酸为催化剂合成出纳米TiO2溶胶,利用偶联剂KH570对纳米TiO2溶胶进行表面接枝改性,将经过表面接枝改性的纳米TiO2溶胶真空脱溶剂后与硅树脂预聚体进行原位复合,制备出透明的有机-无机杂化硅树脂复合材料。对溶胶-凝胶法制备纳米TiO2/加成型硅树脂杂化复合材料的合成机理进行了研究与探讨,通过测试硅树脂杂化复合材料的黄色指数、透光率和折射率考察了不同形态、不同含量纳米TiO2对硅树脂抗紫外老化及光学性能的影响。结果发现:当纳米TiO2凝胶的质量分数为5%时硅树脂杂化复合材料在可见光区的透光率达到99%,折射率达到最大值1.53,并且具有良好的耐紫外老化性能。     

功能型LED苯基硅橡胶封装材料的研制及其性能

有机硅是继环氧树脂后成为另一种新型环保封装材料,其中加成型液体硅橡胶(LSR)是硅橡胶中档次较高的一类品种。采用氢化硅烷化法,选用苯基乙烯基硅树脂和苯基含氢硅树脂为主要聚合物,按一定比例在铂系催化剂作用下高温固化合成了一种功能型LED封装用双组分有机硅封装材料。通过研究各组分对其力学性能的影响,当n(Si—H)/n(Si—Vi)=1.3、w(增粘剂)=1%~2wt%及w(铂催化剂)=0.15wt%时,该苯基硅橡胶料的综合力学性能达到最佳。最佳工艺条件下制备的硅橡胶在大于400nm波长时,硅硅橡胶的透光率保持在94%以上。而且硅橡胶热失重5%的温度为456℃,热失重25%为700℃,热稳定性远远高于其他封装材料。     

GO改性ZnO/CeO2复合纳米光催化剂的制备及其光催化性能研究

以改进Hummers法制得的氧化石墨烯(GO)为原料,采用溶胶-凝胶法成功合成GO改性氧化锌(ZnO)/二氧化铈(CeO_2)(ZnO/CeO_2)复合纳米光催化剂,并对产物的结构、组成及其形貌进行了表征,并以刚果红(CR)为目标降解污染物,考察了不同配合比的产物在紫外光照射下的光催化性能。研究结果表明:在CeO_2与ZnO摩尔配合比为1∶50,GO用量为0.8g,GO改性ZnO/CeO_2复合纳米光催化剂的用量为1.0g/L,pH=10,反应120min条件下,GO改性ZnO/CeO_2复合纳米光催化剂对100mL(50mg/L)CR的降解率高达94.12%。与相同条件下ZnO/CeO_2复合纳米材料相比,GO改性ZnO/CeO_2复合纳米光催化剂的光催化性能得到了明显提高。     

纳米氧化锌对液体硅橡胶导热性能的改进研究

以直接沉淀法合成了纳米氧化锌(ZnO),使用硅烷偶联剂对其进行表面改性,并制备了纳米ZnO与液体硅橡胶的复合材料,对改性前后纳米ZnO的结构进行了表征,并对复合材料的相关性能进行了研究。结果表明:通过接枝反应,硅烷偶联剂可以接枝到纳米ZnO表面,改性前后ZnO的晶型不发生变化;在较低添加量的情况下,纳米ZnO可以在一定程度上提高液体硅橡胶的力学性能,当添加量为2%时,改性前后纳米ZnO制备的液体硅橡胶复合材料的导热系数可以从0.189W/m.K分别提高到0.506W/m.K和0.61W/m.K。     

含亚苯基甲基苯基硅树脂的合成及表征

以甲基、苯基氯硅烷和1,4-二(羟基二甲基硅基)苯为原料,采用水解-缩聚法合成了主链含亚苯基的甲基苯基有机硅树脂,并对其结构和性能进行了研究。红外光谱(FT-IR)和核磁共振(29Si NMR)分析表明,亚苯基被成功引入到硅树脂主链中。差式量热扫描(DSC)分析表明硅树脂为均聚物。热失重(TG)结果表明,在N2氛中,硅树脂在450℃失重约1%,优于普通甲基苯基硅树脂。硅树脂的清漆涂层在300℃下使用时,附着力、抗冲击、柔韧性能仍保持良好。电化学阻抗分析(EIS)结果表明,硅树脂的清漆涂层常温固化后、经300℃的高温烘烤后都具有优良的耐腐蚀性能。     

丙交酯改性纳米SiO_2/聚乳酸-环氧大豆油复合材料的制备及其性能的研究

采用外消旋丙交酯(D,L-LA)在辛酸亚锡(Sn(Oct)2)催化下对纳米SiO_2进行表面改性处理,所得的接枝物(PDLLA-g-SiO_2)与聚乳酸-环氧大豆油共聚物(PDLLA-ESO)共混制备纳米复合材料(PDLLA-ESO/g-SiO_2)。采用红外光谱、热重分析、粒径分析以及沉降实验对接枝物进行表征,结果表明,纳米SiO_2经改性处理后,表面成功接枝了低聚乳酸,随反应时间的延长接枝量逐渐增大,在36h时接枝率最高达28.4%,粒径明显减小,最小为93.2nm,团聚现象得到改善,表现出良好的溶剂稳定性和分散性。并对纳米复合材料的力学性能进行了测试,结果显示,PDLLA-ESO与接枝物共混后,复合材料的力学性能提高,当改性粉体质量分数为4%时,材料的力学性能最佳,拉伸强度为36.3MPa,断裂伸长率为9.1%,均高于PDLLA-ESO相应数值。     

苯基硅橡胶泡沫的制备及阻尼性能

本工作采用化学发泡法制备了苯基硅橡胶泡沫材料,探究了苯基硅橡胶硫化发泡过程的动力学,研究了苯基硅橡胶体系在引入泡沫结构后的阻尼性能。结果表明,通过调整硫化加工温度和发泡剂用量,可以制备不同密度、泡孔尺寸的苯基硅橡胶泡沫材料,泡沫材料的阻尼性能明显优于实心胶,其中,孔径约为100μm密度ρ为0.74 g/cm~3的苯基硅橡胶泡沫的有效阻尼温域比实心胶提高了47℃,阻尼峰值提高了14%。     

高苯基含量硅树脂阻燃剂的合成

以苯基三乙氧基硅烷(PTES)、二苯基二甲氧基硅烷(DPDS)和二甲基二乙氧基硅烷(DMDS)为单体,在0.1mol/L的稀盐酸催化下水解缩聚成具有阻燃性能的高苯基含量的硅树脂,采用TGA和DSC对PTES/DPDS/DMDS投料摩尔比为75.0/18.8/6.2的高阻燃性产物的热力学性能进行了表征.讨论了其结构和组成对聚碳酸酯阻燃性能的影响,实验结果表明:当硅树脂中的苯基含量为80.0%～90.0%(mol),二官能度的单体含量为20.0%～40.0%(mol)时,阻燃效果较好.     

改性钛酸钡/聚间苯二甲酰间苯二胺复合薄膜的制备与介电性能

通过在钛酸钡纳米颗粒表面羟基化处理后用十八烷基异氰酸酯进行化学接枝改性,然后将改性后的钛酸钡纳米粒子加入到聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)浆液中,采用刮涂法制得耐高温的高性能PMIA介电复合薄膜。通过红外研究了复合粒子表面官能团变化;通过热重研究复合薄膜和复合粒子的热稳定性;利用X射线光电子能谱分析材料的元素成分和相关的化学键种类,表明十八烷基异氰酸酯成功地接枝到纳米钛酸钡表面;通过扫描电镜研究了复合薄膜的断面形貌,表明经过改性后的纳米钛酸钡改善了其与PMIA基体的相容性;通过宽频介电阻抗谱仪研究不同条件下复合薄膜的介电性能变化。结果表明,当改性钛酸钡纳米粒子质量分数为15%时,复合薄膜的介电常数是纯PMIA膜的5.4倍,同时保持了较低的介电损耗;同时,当温度到达120℃时,复合薄膜依然保持了良好的介电性能,能满足高温环境的应用要求。     

磁性纳米CeO2/Fe3O4非均相Fenton反应催化降解氧氟沙星

为了提高Fe₃O₄的催化活性, 制备了磁性CeO₂/Fe₃O₄复合纳米粒子, 构成非均相Fenton反应体系, 催化降解水环境中的氧氟沙星抗生素。研究了CeO₂含量、H₂O₂浓度、pH等因素对CeO₂/Fe₃O₄非均相催化活性的影响, 并通过溶出铁离子测定、动力学拟合等方式对反应机理进行探究。结果表明, CeO₂/Fe₃O₄较Fe₃O₄具有更强的催化活性, 氧氟沙星的降解率随CeO₂含量、H₂O₂浓度和溶液酸度的增加而提高, 当H₂O₂浓度为100 mmol/L 以及pH为3时, CeO₂/Fe₃O₄(摩尔比=0.780)-H₂O₂体系催化降解氧氟沙星的效果最佳。CeO₂/Fe₃O₄体系催化降解氧氟沙星反应遵循一级反应动力学方程, 反应机理主要为催化剂表面的催化反应, 同时CeO₂产生氧空位的电子转移对Fe₃O₄的催化反应起到协同强化的作用。     

改性纳米SiO2/硅橡胶复合材料的制备及性能

为提高纳米SiO₂在硅橡胶（SR）基体中的分散性及两相间的界面结合力,设计以羟基硅油（HSO）和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）为纳米SiO₂的表面封端改性剂,并将改性SiO₂与双组份加成型液体SR复合得到改性纳米SiO₂/SR复合材料。通过一系列表征手段对改性纳米SiO₂的形貌结构及其在乙醇中的分散性等进行分析,研究了改性纳米SiO₂对纳米SiO₂/SR复合材料的断面形貌、力学性能及热稳定性的影响。结果表明:KH570成功接枝到纳米SiO₂表面并与SR基体间形成化学键。当HSO协同KH570改性纳米SiO₂时,可有效改善纳米SiO₂在SR基体中的分散性能及纳米SiO₂与SR两相间的界面结合性能,并显著提高纳米SiO₂/SR复合材料的力学性能和热稳定性。将SiO₂∶HSO∶KH570以质量比为2.0∶0.2∶0.6处理的改性纳米SiO₂粒子,得到的改性纳米SiO₂/SR复合材料起始热分解温度提高了230℃。当SiO₂∶HSO∶KH570质量比为2.0∶0.2∶0.45时,改性纳米SiO₂/SR复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了约1倍。      

LED有机硅封装材料的研究进展

有机硅封装材料具有较好的绝缘性能、耐候性能、耐紫外线性能及较高的透光率和折射率等,其固化时应力较小,不易发生黄变,可有效延长LED的使用寿命,是较为理想的LED封装材料。综述了有机硅改性环氧树脂类封装材料和有机硅类封装材料的研究进展,并展望了其未来的研究方向。     

纳米功能化石墨烯/室温硫化硅橡胶复合材料的制备与表征

用KH-550对氧化石墨进行改性, 再对其进行还原, 获得功能化石墨烯(FG), 未经干燥的FG经超声处理后可以稳定分散在质量比9∶1的丙酮/水混合液中; 在高速搅拌和超声分散条件下, 将FG分散液分散到室温硫化(RTV)硅橡胶中, 固化后得到纳米FG(nano-FG)/RTV硅橡胶复合材料。采用FTIR、TEM、SEM、XRD和DSC分析了FG及复合材料的结构和形貌。结果表明: KH-550连接到石墨烯片层表面上, 使其片层起皱、折叠, 部分发生了剥离, 层间距增大到3.46 ; FG经过超声处理后剥离成透明至半透明的片层; nano-FG/RTV硅橡胶复合材料的断面结构为褶皱结构, 不同于纯硅橡胶, 也未出现微观相分离; 与硅橡胶相比, 复合材料的T_g、T_m和结晶度均有所提高。复合材料的力学性能测试结果表明, nano-FG对RTV硅橡胶具有明显的补强效果, 当nano-FG质量分数为0.5 %时, nano-FG/RTV硅橡胶复合材料的拉伸强度比纯RTV硅橡胶提高了一倍多, 达到了0.43 MPa; 断裂伸长率也提高了52%, 达到了265%。      

Li2O助烧的Gd0.1Ce0.9O1.95烧结过程及其电导性能研究

氧化铈基电解质是中低温固体氧化物燃料电池最常用的材料之一。本研究利用密度泛函理论计算方法阐述了Li₂O和CeO₂分子之间的相互作用, 计算结果表明Li₂O对CeO₂具有助烧作用。在此基础上, 在氧化铈基电解质Gd_0.1Ce_0.9O_1.95(GDC)中掺入不同比例(0~5mol%)Li₂O, 通过烧结曲线测试及扫描电镜分析了其实际烧结过程, 并对其电化学性能进行了研究。实验结果表明, 添加Li₂O后, GDC的烧结开始收缩温度明显向低温偏移, 随掺杂量的增加, 最大收缩速率的温度也逐渐降低, 其中掺入2.5mol%Li₂O-GDC在650 ℃就开始迅速收缩, 900 ℃时相对致密度在99%以上; 添加Li₂O后, GDC总电导率提高, 同时电池开路电压没有降低。因此, Li₂O是一种很好的燃料电池氧化铈基电解质的助烧剂, 具有很好的应用前景。     

CeO_2对氟硅橡胶耐热性能的影响

制备了一维纳米尺度的CeO2,扫描电镜分析表明其比表面积比市售CeO2大。为防止其在氟硅橡胶(FSR)中团聚,利用KH570对其进行了表面改性,通过红外光谱、热失重以及亲油度测定等表征了改性效果,并通过正交试验法确定了最优化改性条件。把改性前后的CeO2作为耐热剂分别添加到FSR中,CeO2/FSR复合材料均显示出了显著的耐热效果,与空白样相比,CeO2/FSR复合材料拉伸强度提高了48%,拉断伸长率提高了36%。同时,改性后的CeO2在FSR中具有良好的分散性,从而对FSR原始性能影响较小。     

纳米SiO2-氧化石墨烯/环氧涂层的制备及其防腐蚀性能

采用改进Hummers法制备了氧化石墨烯（GO）,并将GO与经硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）改性的纳米SiO₂进行复合,制备出纳米SiO₂-GO。通过FTIR、XRD、SEM、TEM等分析手段对SiO₂-GO进行表征。采用机械搅拌与超声分散的方法将SiO₂-GO添加到环氧树脂（EP）中。对添加不同质量分数纳米SiO₂、GO和纳米SiO₂-GO的EP基复合材料涂层的物理性能和电化学性能进行测试。结果表明,与纯EP涂层相比,SiO₂/EP、GO/EP和纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层的硬度、附着力和耐腐蚀性能得到显著增强,其中加入2wt%纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层硬度达到5 H,附着力等级达到1级,浸泡24 h后涂层保护效率为99.33%。15天浸泡试验结果表明,添加1.5wt%纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层的硬度达到5 H,附着力达到1级,涂层保护效率仍能达到97.12%。     

纳米TiO2/液体硅橡胶直流电缆附件绝缘复合材料的介电性能

高压直流电缆附件在电力系统运行中,由于复合绝缘电导率不匹配极易导致电场畸变引发绝缘故障。针对这一问题,采用直接共混法制备了不同掺杂浓度的纳米TiO₂/液体硅橡胶（LSR）复合材料,并对其微观形貌和介电性能进行了测试研究。结果表明:纳米TiO₂粒子在LSR基体中分散较均匀,随着TiO₂掺杂含量的增加,纳米TiO₂/LSR复合材料试样的相对介电常数和介质损耗因数增大。当纳米TiO₂粒子添加量为4wt%时,纳米TiO₂/LSR复合材料的电导率与电缆主绝缘交联聚乙烯（XLPE）的电导率近似相等,且随着电场强度的增大,两者的电导率变化趋势也基本一致。电声脉冲法（PEA）测量结果表明,添加4wt% TiO₂的纳米TiO₂/LSR复合材料内积聚的空间电荷最少。纳米TiO₂粒子的掺杂,提高了TiO₂/LSR复合材料电缆附件绝缘电导率对电场强度的响应依赖特性,使其能与XLPE绝缘电导率较好地匹配,同时一定程度地抑制了空间电荷的积累,有助于直流电缆附件内复合绝缘电场的均匀分布。      

纳米SiO2-端羧基丁腈橡胶改性水性环氧树脂复合材料的制备及性能

以端羧基丁腈橡胶（CTBN）和纳米SiO₂（nano SiO₂）为增韧剂,先利用相反转法将CTBN与环氧树脂（EP）的共聚物制备成乳液,然后加入nano SiO₂进行共混,最后加入固化剂经梯度升温固化制得nano SiO₂-CTBN改性的水性环氧树脂（nano SiO₂-CTBN/WEP）复合材料。通过FTIR、SEM、TEM、万能拉伸试验仪和TG对nano SiO₂-CTBN/WEP复合材料的性能进行表征。结果表明：当CTBN含量为20%（与EP E-51的质量比）时,所制备的CTBN/WEP具有较好的储存稳定性,在此基础上加入nano SiO₂,当其含量为3%时增韧效果最好,nano SiO₂-CTBN/WEP的拉伸强度达14.5 MPa,断裂伸长率达9.1%,冲击强度为11.3 kJ/m²,弯曲强度达22.4 MPa,较未添加nano SiO₂的CTBN/WEP分别提高了40.1%、27.4%、73.9%和72.7%,其初始热分解温度也提高了近25℃。