碳纳米管/炭黑复配对天然橡胶湿法混炼共沉胶性能的影响

通过制备碳纳米管(CNTs)/炭黑(CB)/天然橡胶(NR)湿法混炼共沉胶,分析碳纳米管与炭黑复配后的共沉胶物理力学性能、硫化性能和动态力学性能,并与传统干法混炼胶进行对比。结果表明,在湿法混炼共沉胶中,随着填料中碳纳米管份数的增大,胶料的焦烧时间及正硫化时间逐渐缩短,其中焦烧时间缩短了11%,正硫化时间缩短了18%。相比于单一填料的补强体系,复配填料体系更有助于2种填料各自的分散。扫描电镜和动态力学性能分析共同显示,复配填料体系在湿法混炼天然胶中分散得更好,且复合材料拉伸强度、撕裂强度和断裂伸长率更高。     

正应力支配下混合顺序对PA6/HDPE/CNTs体系结构及性能的影响EI北大核心CSCD

利用自行研制的叶片式混炼装置,实现了正应力支配下聚合物复合体系的熔融共混。实验研究了混合顺序以及混合时间对高密度聚乙烯(HDPE)/尼龙6(PA6)/碳纳米管(CNTs)共混物的微观结构、流变特性、热性能及宏观力学性能的影响。结果表明:正应力支配作用能在短混合时间内实现PA6粒子和CNTs的均匀分散,分散效率高;相比于将HDPE,PA6,CNTs三者同时共混或者是先将PA6与CNTs混炼制成母料,再与HDPE共混这两种混合顺序,先将HDPE与CNTs混炼制成母料,再与PA6共混制得的共混物中分散相PA6粒径最小,分散更均匀,共混物的热性能以及力学性能更好。     

机械混炼对碳纳米管/丁苯橡胶复合材料的影响

为研究机械混炼对碳纳米管(CNTs)/粉末丁苯橡胶(SBR)复合材料性能的影响,从而获得性能优异的CNTs/SBR复合材料,联合采用喷雾干燥法和机械混炼法,制备高填充量CNTs/SBR复合材料.将喷雾干燥法制备的CNTs/粉末SBR复合材料在开炼机上机械混炼,对比分析混炼前后试样的物理和力学等相关性能,并对其微观形貌进行检测.结果表明,机械混炼使CNTs获得进一步的分散,与SBR基体间作用力得到增强,与混炼前相比,混炼后试样的玻璃化转变温度、交联度和常规力学性能均得到提高,当CNTs加入量为50phr时,混炼后复合材料的拉伸强度和撕裂强度分别为13.1MPa和39.8kN/m,比混炼前试样分别提高了约80%和20%.     

天然橡胶/炭黑/多壁碳纳米管复合材料的结构与性能研究

采用乳液混合共沉得到天然橡胶(NR)/多壁碳纳米管(MWNTs)母胶,母胶依次与硅烷偶联剂、天然橡胶、炭黑(CB)、硫磺等混炼、硫化得到NR/CB/MWNTs复合材料。MWNTs分散在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)水溶液中,SDBS吸附在MWNTs表面使MWNTs稳定分散在水中。MWNTs悬浮液与NR乳液混合后,MWNTs随NR一起絮凝沉淀。为提高MWNTs与NR基体的界面粘结,母胶与偶联剂混炼后再与其他组分混炼。分散在母胶中的MWNTs与各混炼组分充分混合使MWNTs均匀分布于NR/CB/MWNTs复合材料中。MWNTs的均匀分散、MWNTs与NR的界面粘结以及MWNTs与CB的协同增强效应使NR/CB/MWNTs复合材料获得较高的力学性能、动态储能模量、玻璃化转变温度、导电性和导热性。     

聚氨酯/碳纳米管复合材料的疏水性能研究

采用溶液共混法制备聚氨酯(PU)/碳纳米管(CNTs)复合材料,并探讨碳纳米管含量和分散方法对PU/CNTs复合材料疏水性能的影响。实验结果表明,随机分布的CNTs丛提供了微米/纳米的双重粗糙结构,这种结构具有较大的孔隙率和比表面积,具有较强的疏水性质。PU/CNTs复合材料表面的水接触角随着CNTs含量的增加呈现先增大后减小的趋势,且当w(CNTs)=5%时水接触角达到最大值111.52°;水接触角随着分散时间的延长逐渐增大,分散超过2.0h后出现了略微的下降,最佳的分散时间是2.0h;在采用不同分散方法制得的PU/CNTs中,水接触角由高到低依次是超声分散、磁力分散、机械分散,最佳分散方法为超声分散。     

碳纳米管/丁苯橡胶复合材料的电学性能

采用喷雾干燥法可制备不同配比的碳纳米管（Carbon nanotubes,CNTs）/粉末丁苯橡胶复合材料,观察CNTs在橡胶基体中的分散情况,检测复合材料的导电性能及介电性能,并进行了简要的理论分析。结果表明:CNTs在橡胶基体中获得了充分均匀的分散,有利于CNTs改性补强作用的发挥。与纯胶样品及填充炭黑（Carbon black,CB）样品相比, 填充CNTs样品在8~18GHz下具有较高的介电常数及低介电损耗。随着CNTs加入量的增加,CNTs/粉末丁苯橡胶复合材料的电导率逐渐升高,当CNTs加入量为60phr（per hundred rubber）时,与纯胶样品及添加60phr CB样品相比,电导率提高近10个数量级;复合材料内部导电同时存在隧道导电机制和渗逾导电机制。采用喷雾干燥法制备的CNTs/粉末丁苯橡胶复合材料,将是一种综合性能良好的新型纳米复合材料,有望在抗静电橡胶、电磁屏蔽及介电材料等领域获得应用。      

分散方法对低含量碳纳米管玻纤/环氧层板性能的影响

采用超声波振荡与超声波破碎两种分散方法制备了低含量碳纳米管(CNTs)增强的环氧树脂, 研究了CNTs对树脂流变特性、 固化特性和力学性能的影响。进一步采用该树脂体系通过真空灌注工艺(VARIM)制备了CNTs含量为0.01%的CNTs-玻璃纤维/环氧树脂复合材料层板, 研究了两种分散方式下CNTs对复合材料层板力学性能的影响和CNTs的增强机制。结果表明: 超声波破碎分散使CNTs长度变短, 分散性更好, 与超声波振荡分散方式相比, CNTs对树脂增黏效果和树脂固化反应的影响更明显。采用双真空灌注工艺, 两种超声波分散方式下CNTs均提高了复合材料的弯曲性能、 层间剪切性能和树脂与纤维的粘结强度, 而单真空灌注工艺下CNTs的增强效果不明显, 说明受纤维过滤作用的影响, 选择合适的灌注工艺和CNTs分散方式, 低含量CNTs可实现对灌注工艺复合材料层板的增强。     

高能球磨法制备的CNTs/Al-5%Mg复合材料的力学性能及断裂特性

采用高能球磨法制备了不同质量分数碳纳米管(CNTs)与Al-5%Mg(质量分数)粉末的复合粉末,用热压烧结工艺制备了CNTs/Al-5%Mg复合材料。结果表明:高能球磨法可以将CNTs均匀的分散到基体中,并与其产生良好结合;CNTs具有细化复合粉末晶粒尺寸的作用,当CNTs含量为3%时,复合粉末的平均晶粒尺寸达到最小值为63.6nm,继续增加CNTs的含量,复合粉末平均晶粒尺寸增大;当CNTs含量为2%时,复合材料的抗拉强度和硬度达到最大值,与基体材料相比分别提高了42.39%和36.5%;CNTs/Al-5%Mg复合材料的强化机制为细晶强化和载荷传递。     

碳纳米管/碳纤维/环氧树脂复合材料研究

制备了碳纳米管(CNTs)/碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)三元复合材料。研究了CNTs含量对复合材料层间剪切强度、弯曲强度和弯曲模量的影响,并采用场发射扫描电镜分析了CNTs在基体树脂中的分散情况。结果表明:复合材料性能的变化源自于CNTs在基体树脂中的分散状态。当CNTs含量为0.2%(wt,下同)时,复合材料剪切强度和弯曲强度达到最大值,分别为99.2MPa和1811.4MPa,但其弯曲模量下降了8.7GPa。当CNTs添加量达到1%时,其弯曲模量达到135.9GPa,较未加入CNTs时提高了11.1%,层间剪切强度和弯曲强度分别降低了5.5MPa和359.5MPa。     

碳纳米管/天然橡胶复合材料的制备及性能

对碳纳米管/天然橡胶复合材料的制备工艺和材料性能进行了研究。碳纳米管与天然橡胶复合后,橡胶DSC曲线中结晶熔融峰变小,硫化返原现象减轻,焦烧时间略有缩短。经过分散-粘合体系处理,碳纳米管在橡胶中的分散程度及界面粘合状况改善,复合材料的整体力学性能提高,与炭黑增强样品相比,碳纳米管复合材料在回弹及动态压缩性能方面占有优势,动态模量和玻璃化转变温度高,热降解稳定性较好。      

New Fabrication and Mechanical Properties of Styrene-Butadiene Rubber/Carbon Nanotubes Nanocomposite

A novel technology to prepare styrene-butadiene rubber(SBR)/carbon nanotubes(CNTs) composites was developed by combining a spray drying method and a subsequent mechanical mixing process.The cross-linking degrees of the vulcanized composites increased gradually with the additive CNTs contents.By comparing with those of the pure SBR composites,the mechanical properties such as tensile strength,tear strength and hardness of the composites filled with CNTs at certain contents were dramatically improved almost b...     

碳纳米管/粉末丁苯橡胶复合材料的热学性能

将碳纳米管(CNTs)及其它配合剂制成悬浮液,与丁苯胶乳共混,然后利用喷雾干燥法制备CNTs/粉末丁苯橡胶复合材料,检测其热学性能,并进行相应的理论分析。结果表明,随着CNTs加入量的增加,橡胶复合材料的热分解温度逐渐增加,CNTs/橡胶复合材料的热导率逐渐提高,当CNTs体积百分比含量约为22%,即CNTs加入量为60 phr时,与纯胶样品相比,复合材料的热导率提高近1倍。理论分析表明,由于CNTs自身的弯曲和缠绕以及混酸氧化对CNTs自身导热性能的破坏,复合材料热导率的实测值与理论计算值存在一定差距。     

过硫酸铵改性炭黑通过胶乳混合法补强天然橡胶胶乳

用过硫酸铵水溶液改性炭黑,制备亲水性的炭黑悬浮液。通过红外光谱仪和热失重表征改性后炭黑表面含氧基团的变化。利用激光粒度分析仪、紫外可见分光光度计观察炭黑水溶液的分散性和分散稳定性,改性前后粒径由155.7nm降到114.2 nm。采用胶乳共混法制备改性炭黑/天然橡胶胶乳复合材料的性能明显增强,拉伸强度提高14.5%,撕裂强度提高56.5%。通过扫描电镜(SEM)观察发现,改性后的炭黑在橡胶基体中粒径小且分散均匀,与基体的界面结合力增强,炭黑的补强效果得到提高。     

Multi-Wall Carbon Nanotubes/Styrene Butadiene Rubber (SBR) Nanocomposite

A floating catalyst chemical vapor deposition (FC-CVD) method was designed and fabricated to produce high-quality and -quantity carbon nanotubes. The design parameters like the hydrogen flow rate; reaction time and reaction temperature were optimized to produce high yield and purity of Multi-Wall Carbon Nanotubes (MWCNTs). Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWNTs) were used to prepare natural rubber (NR) nanocomposites. Our first efforts to achieve nanostructures in MWNTs/styrene butadiene rubber (SBR) nanocomposites were formed by incorporating carbon nanotubes in a polymer solution and subsequently evaporating the solvent. Using this technique, nanotubes can be dispersed homogeneously in the NR matrix in an attempt to increase the mechanical properties of these nanocomposites. The properties of the nanocomposites such as tensile strength, tensile modulus, elongation at break and hardness were studied. Using different percentages of carbon nanotubes from 1 wt% to 10 wt%, several nanocomposites samples were fabricated. Significant improvements in the mechanical properties of the resulting nanocomposites showed almost 10% increase in the Young's modulus for 1 wt% of CNTs and up to around 200% increase for 10 wt% of CNTs.     

微型注塑制备碳纳米管硅橡胶导电复合医用材料

柔性导电材料是制备一些尖端医疗电子器件的重要材料。文中采用高速机械搅拌、超声波分散、球磨工艺制备了综合性能优异的碳纳米管液体橡胶纳米复合材料,碳管分散均匀,导电率最高可达25S/m,柔韧性保持不变。医疗电子器件具有微型化高精度的特点,需采用微加工成型技术,文中研究了液体橡胶柔性导电材料的微注射成型技术,考察了微加工条件对材料的导电性能的影响。结果显示,注射压力和模具温度越高,材料的导电率越低,其他加工条件则对材料导电性能影响不大。在拉伸的循环实验中导电率随应变呈指数变化。     

不同维数填料对橡胶Payne效应的影响

在变外力作用下,填充橡胶的动态模量会随着应变的增加而急剧下降的现象称为Payne效应。研究填充橡胶的Payne效应可以保证橡胶制品在使用过程中的安全性和可靠性,同时获得具有良好力学性能的橡胶制品。文中通过胶乳-双辊连用法制备了炭黑/天然橡胶复合材料(RCB)、碳纳米管/天然橡胶复合材料(RCNT)和石墨烯/天然橡胶复合材料(RGE)。扫描电镜和透射电镜图像显示,该方法可以将填料均匀分散在橡胶基体中。Mooney-Rivlin曲线和动态力学性能测试显示RGE复合材料的Payne效应最强,RCB复合材料的Payne效应最弱。     

碳纳米管在水泥基复合材料中的分散方法研究进展

碳纳米管(CNTs)作为性能优越的新型纳米材料被广泛用于增强基体材料,但是其易团聚且难以分散,使得实现其在基体材料中的均匀分散成为研究的重点。详细介绍了CNTs在增强水泥基复合材料研究中的分散方法与分散机理,并比较了各种分散方法的优缺点。重点论述了超声时间、酸处理时间、表面活性剂种类与掺量等因素对CNTs分散效果的影响,并讨论了评价CNTs分散效果的表征方法。将CNTs均匀分散到水泥基体中,可以显著提高复合材料的各项力学性能。     

石墨烯微片/天然橡胶纳米复合材料的研究

目的 研究石墨烯微片的添量对石墨烯微片/天然橡胶纳米复合材料性能的影响,并对机械共混法和胶乳共混法进行比较。方法 探索复合材料的制备工艺,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱(RDS)、万能力学试验机等对石墨烯微片和石墨烯微片/天然橡胶纳米复合材料的形貌、结构以及性能进行分析和研究。结果 测试结果表明,石墨烯微片作为填料添加到复合材料中,使复合材料的性能得到了增强。相比纯橡胶而言,石墨烯微片(10 phr)/天然橡胶复合材料的拉伸强度增加了41.5%,热导率增加了153.3%。结论 石墨烯微片可以大幅度提高复合材料的性能,并且胶乳共混法制备的复合材料的性能要优于机械共混法制备的复合材料的性能。     

碳纳米管/天然橡胶复合材料的红外光谱和DSC分析

将催化裂解法制得的碳纳米管进行氢氟酸和混酸处理后，碳纳米管的纯度和团聚程度增大，热处理后碳纳米管的聚集情况略有改善。碳纳米管表面官能团与橡胶分子间可以形成氢键，并对天然橡胶的分子运动产生影响，随着碳纳米管的进一步处理，混炼胶的Tg有所升高，DSC曲线中的结晶熔融峰面积减小，热处理后碳纳米管填充胶料的Tg略有下降，结晶熔融峰面积增大。氢氟酸处理碳纳米管填充天然橡胶材料的力学性能较好。