机械共混法制备改性多层氧化石墨烯/天然橡胶复合材料及其性能

采用含硫硅烷偶联剂(双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物,Si69)改性多层氧化石墨烯(MGO),制备出改性多层氧化石墨烯(SMGO),并采用红外光谱、紫外光谱、扫描电镜对其进行表征分析。进一步利用机械共混法制备出SMGO/NR复合材料,研究了复合材料的力学性能、动态内耗性能,并与MGO/NR复合材料进行对比。结果表明,Si69成功接枝到MGO上;相比纯胶,当添加2phr SMGO时,复合材料的拉伸性能提高57%,tanδ值降低21.4%。     

机械共混法制备改性氧化石墨烯/天然橡胶复合材料及性能表征

采用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),用硅烷偶联剂γ―氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对氧化石墨烯进行改性,得到改性氧化石墨烯(MGO),并用红外光谱、X射线衍射仪和扫描电镜对其进行表征分析。用机械共混的方法制备MGO/天然橡胶(NR)复合材料,研究了MGO/NR复合橡胶的力学性能、动态性能以及动态生热性能,并与GO/NR复合材料性能对比。结果表明,经KH-550改性后的氧化石墨烯能有效地去除部分亲水基团,改善其在天然橡胶中的分散性。随着MGO用量的增加,复合材料的力学性能有所提高,损耗因子和动态温升均有所提高,Payne效应增大。     

改性白炭黑/天然橡胶复合材料的制备及性能

采用双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si69)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、乙基三甲氧基硅烷(11-100)对白炭黑进行表面改性,并制备改性白炭黑/天然橡胶复合材料。利用红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、扫描电镜、橡胶加工分析仪等测试手段对改性白炭黑及改性SiO_2/NR复合材料的结构与性能进行了表征,并研究其硫化性能及力学性能。结果表明,经FT-IR、TG分析,3种硅烷偶联剂已成功接枝到白炭黑表面;改性SiO_2/NR复合材料相对于未改性SiO_2/NR,焦烧时间变长,正硫化时间缩短,结合胶含量增大;改性SiO_2/NR与未改性SiO_2/NR相比其定伸应力、撕裂强度明显提高,但断裂伸长率有所减小;改性白炭黑在天然橡胶基体中的分散性明显提高,其中Si69-SiO_2在天然橡胶基体中的分散性最好;Si69-SiO_2/NR复合材料的滚动阻力与生热最低;改性后的SiO_2/NR复合材料的拉伸断面粗糙程度增加。     

表面接枝防老剂的白炭黑在天然橡胶中的应用

为了提高白炭黑与橡胶的相容性,同时防止防老剂的挥发,采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与对氨基二苯胺(PPDA)的反应物对白炭黑进行表面改性,得到表面接枝防老剂的白炭黑。将改性白炭黑应用于天然橡胶(NR)中考察其增强与防老性能,并与炭黑/NR、未改性白炭黑/NR和Si69改性白炭黑/NR复合材料相比较(均添加防老剂4020)。结果表明,改性白炭黑/NR复合材料的焦烧时间延长,硫化时间缩短,白炭黑在橡胶中的分散性提高,同时具备更出色的力学性能。随着表面接枝防老剂含量的增加,改性白炭黑/NR复合材料的拉伸强度和撕裂强度比未改性白炭黑和Si69改性白炭黑/NR均有大幅提高。当接枝的PPDA含量达到5.27%(与白炭黑的质量比)时,其拉伸强度比未改性白炭黑/NR提高了90%,比Si69改性白炭黑/NR提高了73%,并接近炭黑/NR; 其撕裂强度是未改性白炭黑/NR的5倍,Si69改性白炭黑/NR的2.5倍,炭黑/NR的2倍。另外,表面接枝防老剂的白炭黑/NR复合材料具有优异的抗热氧、抗臭氧和湿热老化性能;其抗臭氧老化性能优于添加通用防老剂4020的对比复合材料。     

芳纶纤维表面处理及其增强天然橡胶复合材料的研究

通过对芳纶纤维(AF)进行预处理达到改善纤维与橡胶的界面粘接状况。首先采用磷酸(H3PO4)对纤维进行刻蚀,然后再用多巴胺(DOPA)在纤维表面涂覆,并在此基础上对纤维进行接枝改性,制备芳纶纤维增强天然橡胶(NR)的复合材料(AF/NR复合材料)。红外光谱、扫描电子显微镜检测表明不同的处理方法均改善了纤维和复合材料的界面粘接。力学性能测试显示经硅烷偶联剂双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si69)二次改性后的AF/NR复合材料的综合性能最好,100%定伸应力和撕裂强度达到最大值,分别为4.93MPa和95.94kN/m,与纯AF复合材料相比,分别提高了26.4%和13.9%。     

氧化石墨烯改性玄武岩纤维及其增强环氧树脂复合材料性能

为了改善玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的界面性能,通过偶联剂对氧化石墨烯进行改性,并将改性后的氧化石墨烯引入到上浆剂中对玄武岩纤维进行表面涂覆改性,同时制备了氧化石墨烯-玄武岩纤维/环氧树脂复合材料.采用FTIR表征了氧化石墨烯的改性效果;运用SEM分析了改性上浆剂处理对玄武岩纤维表面及复合材料断口形貌的影响和作用机制.结果表明:偶联剂成功接枝到氧化石墨烯表面;玄武岩纤维经氧化石墨烯改性的上浆剂处理后,表面粗糙度及活性官能团含量增加,氧化石墨烯-玄武岩纤维/环氧树脂界面处的机械齿合作用及化学键合作用增强,界面黏结强度得到改善,玄武岩纤维的断裂强力提高了30.8%,氧化石墨烯-玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度提高了10.6%.     

氧化石墨烯增强聚苯乙烯/硬脂酸丁脂微胶囊相变材料的研究

采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对氧化石墨烯(GO)进行功能化改性,得到改性氧化石墨烯(MGO),以MGO和苯乙烯单体的复合体系为囊壁,硬脂酸丁酯为芯材,通过种子微悬浮聚合法制备氧化石墨烯增强聚苯乙烯/硬脂酸丁酯微胶囊相变材料(MGO-MicroPCMs)。利用红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角测试仪、粒度分析仪、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)和纳米压痕仪等表征了MGO-MicroPCMs的化学组成、微观结构、热性能和力学性能。结果表明,MGO-MicroPCMs为粒径分布均匀的球形结构,随着MGO含量增加,平均粒径减小,分布变窄,密封性逐渐提高,当添加0.6%(质量分数)MGO时微胶囊渗透性降低了32.17%,微胶囊的硬度从5.83 MPa增大到11.79 MPa,同时热稳定性和亲水性也明显改善。     

新型偶联剂改性气相白炭黑对天然橡胶性能的影响

采用了湿法改性的方式分别制备了偶联剂KH560-油胺(KH560-OA)、KH560-十八胺(KH560-ODA)、双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物(Si69)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)改性的气相白炭黑,然后采用机械共混方法制备了不同硅烷偶联剂改性的白炭黑/NR复合材料,并研究各种改性白炭黑对NR多种性能的影响。研究结果表明,4种偶联剂对白炭黑的改性效果明显,硫化性能、力学性能、加工性能均有所提高;综合各项性能,自制偶联剂KH560-OA改性效果最佳,拉伸强度达到最大(33.34 MPa),磨耗体积最小为0.203 cm~3,并且综合动态机械性能最佳。     

离子液体改性氧化石墨烯/双马来酰亚胺复合材料的介电性能

通过Hummers法得到氧化石墨,超声剥离得到氧化石墨烯(GO),然后通过1-(2-氨基乙基)-3-甲基咪唑溴盐与氧化石墨烯反应得到改性氧化石墨烯(WGO),最后用原位聚合法将WGO与N,N-二氨基二苯甲烷型双马来酰亚胺(BMI)、O,O-二烯丙基双酚A(BA)的共聚物复合制备出BMI/BA/WGO复合材料。采用扫描电镜和原子力显微镜等测试方法对复合材料进行了表征,并对其介电性能进行了研究。结果表明,制备了性能优异的WGO,且WGO含量的增加提高了复合材料的介电常数和介电损耗,在WGO的质量分数为4.13%左右时出现渗流效应,BMI/BA/WGO复合材料的介电常数突增。1-(2-氨基乙基)-3-甲基咪唑溴盐可以明显改善GO在复合材料中的分散性,同时可提高材料的介电常数。     

KH550表面改性氧化石墨烯/酚醛树脂复合材料的力学性能和摩擦性能

采用Hummers法对天然鳞片石墨进行氧化处理和超声剥离制备氧化石墨烯,通过γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)与氧化石墨烯(GOs)反应得到改性氧化石墨烯(MGOs)。采用模压成型方法制备MGOs/酚醛树脂(PF)复合材料。利用热重分析(TGA)、红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)分析其表面改性效果,研究不同MGOs含量的MGOs/PF复合材料的力学性能、摩擦性能,利用扫描电镜(SEM)观察复合材料磨损面的形貌。结果表明,GOs经KH550改性后彼此间形成共价键连接,MGOs的热稳定性显著提高;MGOs的加入能有效提高复合材料的力学性能和摩擦性能;其中,MGOs/PF复合材料的冲击强度提高了45.5%,弯曲强度和弯曲模量分别提高了36.7%、26.7%。     

改性石墨烯/聚苯胺的制备及其环氧涂层的防腐蚀性能

为了改善环氧树脂防腐蚀涂料存在的孔洞缺陷,以改性石墨烯/聚苯胺复合材料作填料来提高环氧涂料的防腐蚀性能。首先采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),再利用对苯二胺还原GO得到改性石墨烯(PGO),进一步制备出改性石墨烯/聚苯胺(PGO/PANI)复合材料。通过拉曼光谱仪、场发射扫描电镜等研究了PGO/PANI的结构和微观形貌,利用盐雾试验、Tafel曲线和电化学阻抗谱研究了 PGO/PANI的防腐蚀性能。结果表明:PGO/PANI涂层的腐蚀等级由空白环氧涂层的10级提高到5级;PGO与PANI有良好的协同作用,PGO与苯胺单体质量比为0.10时,所制备的PGO/PANI复合涂层的防腐蚀效果较好,腐蚀电压为-194.59mV (vs SCE)、腐蚀电流密度为2.12×10^-9A/cm^2.     

氧化石墨烯对阻尼丁腈橡胶抗老化性能的影响

以丁腈橡胶(NBR)为基体,添加由改进Hammer法制备的氧化石墨烯(GO)和经过表面改性过的氧化石墨烯(MGO),制备出有着较高阻尼性能的阻尼材料,借助DMA,AFM,SEM等手段,研究NBR/GO与NBR/MGO共混物的阻尼与抗老化性能,研究结果表明,加入GO与MGO于NBR中后,损耗角正切值(tanδ)增大,且其抗老化性能也有所改善,添加较少量GO于基体中时,其抗老化性能较好,添加MGO于基体中时,添加量与共混物的抗老化性能关系不明显,说明GO和MGO的分散性对其抗老化性能有正相关性。通过微观分析发现,团聚是共混物抗老化性能下降的主要原因,而添加GO和MGO后所形成的界面效应则是其阻尼性能和抗老化性能优良的主要原因。     

氧化石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的结构与性能研究

采用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO),通过乳液法制备GO/天然橡胶(GO/NR)纳米复合材料,考察GO添加量对复合材料力学、耐磨和耐热等性能的影响。结果表明:随着GO添加量的增加,GO/NR纳米复合材料的各项性能均得到提高;当GO添加量为0.9份时,复合材料的力学和耐磨性能最好,耐热性能也得到大幅度提升;GO在NR中的分散效果也较好。     

乙二胺化氧化石墨烯改性超支化聚氨酯-含丙烯酸酯复合乳液的制备与表征

采用乙二胺与丙烯酸丁酯依次对氧化石墨烯(GO)进行改性引入乙烯基(MGO),然后与丙烯酸酯类(含羟基)单体聚合获得含-OH的MGO/PA;同时在超支化聚氨酯核外围接枝线性聚氨酯获得含-NCO的超支化聚氨酯预聚体,两者混合后缩聚并交联,经乳化获得乙二胺化GO改性超支化聚氨酯-含丙烯酸酯复合乳液。通过红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电镜、原子力显微镜、扫描电镜、热重分析等对材料进行表征,并探讨了不同含量MGO对乳液力学稳定性、胶膜耐水性、热性能以及力学性能的影响。结果表明,乙二胺对GO改性成功,剥离更完全且分散性很好。当引入聚丙烯酸酯(PA)固定含量为16%,随着MGO含量的增加,胶膜的水接触角、拉伸强度、吸水率均呈现先增加后降低的趋势,当MGO质量分数为0.46%时,与HBPU基体有较好的相容性,复合材料的综合性能最佳,其热分解温度提高了29℃,胶膜表面水接触角为99.7°,24 h吸水率为5.21%,拉伸强度为15.37 MPa,断裂伸长率为445.3%。     

原位聚合法与溶液混合法制备石墨烯/聚酰亚胺复合材料及其性能

利用化学氧化还原法制备出石墨烯。通过原位聚合法及溶液混合法制备出石墨烯/聚酰亚胺复合材料,考察不同复合材料制备方法对其机械性能及导电性能的影响,并对其作用机理进行探讨。结果表明,制备的石墨烯为二维的单层或寡层材料,加入到聚酰亚胺中能够增强其机械性能及电导率。相比溶液混合法,采用原位聚合法时石墨烯在聚酰亚胺基体中分散更均匀,对其团聚作用有更好的抑制作用,制备的复合材料性能更优异。采用该法加入石墨烯的量为1.0 wt%时,拉伸强度达到了132.5 MPa,提高了68.8%;加入量增加到3.0 wt%时,电导率达6.87×10~(-4)S·m~(-1),提高了8个数量级,对聚酰亚胺的性能有显著的增强作用。     

氰酸酯树脂/氧化石墨烯纳米复合材料的制备及表征

通过溶液插层的方法制备氰酸酯树脂/氧化石墨烯纳米复合材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和热重分析(TGA)研究纳米复合材料的结构和性能,采用电子万能试验机研究纳米复合材料的力学性能。研究表明,异氰酸苯酯改性氧化石墨在二甲基甲酰胺中经超声处理后剥离形成氧化石墨烯薄片;添加氧化石墨烯后纳米复合材料的力学性能和耐热性显著改善。当氧化石墨烯的含量为基体树脂的1%时,纳米复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为82.9 MPa、148.6 MPa和12.9 kJ/m2,1000℃时的残炭率达45.1%。     

还原氧化石墨烯(RGO)/硅复合材料的制备及用作锂离子电池负极的电化学性能

利用天然鳞片石墨通过改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),在碱性条件下通过超声波剥离、静电自组装、磁力搅拌和高温还原的方法合成了还原氧化石墨烯/硅(RGO/Si)复合材料。借助XRD、SEM、TEM、EDX能谱分析和比表面积分析等发现,Si颗粒均匀分布在RGO片层内。在室温下,以该复合材料作为锂离子电池负极,在不同电流密度下研究了其电化学性能。结果表明,RGO/Si复合材料(2∶1)首次循环的放电比容量为1 231 mAh/g,首次库仑效率高达90.9%,在20次循环后,可逆容量保持在452 mAh/g,库仑效率为99.2%。RGO/Si复合材料(1∶1)的RGO片层包覆Si颗粒最紧密,其复合结构最稳定,在高电流密度下容量保持率较高。     

离子液体改性白炭黑/天然橡胶复合材料的制备及性能EI北大核心CSCD

用离子液体1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑(AMI)改性白炭黑(SiO_2),制备改性白炭黑/天然橡胶(NR)复合材料。采用红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电镜等方法分析了改性前后白炭黑的微观结构,研究了AMI对SiO_2/NR复合材料结构与性能的影响。结果表明,AMI改性白炭黑可明显提高白炭黑的分散性,减小白炭黑在橡胶基体中的实际分布粒径,提高白炭黑与橡胶基体的界面相互作用,增加橡胶复合材料的结合胶含量,提高复合材料的综合力学性能。当AMI用量为2 phr时,白炭黑在橡胶基体中的分散性最好,分布粒径最小,结合胶含量最高,综合力学性能最好。与未改性的SiO_2/NR复合材料相比,AMI-SiO_2/NR复合材料拉伸强度提高了18%,撕裂强度提高了41.4%,300%定伸应力提高了39.2%,100%定伸应力提高了25%。     

石墨烯/聚氨酯复合材料的合成及表征

用Hummers方法成功制备了氧化石墨烯,并对其进行异氰酸酯化改性,最后将改性石墨烯掺杂入由甲苯二异氰酸酯(TDI)和聚乙二醇-600(PEG-600)制备的薄膜之中,得到石墨烯/聚氨酯杂化材料。采用拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对杂化材料的结构和性能进行表征,并研究了杂化材料的水接触角及耐酸性能。结果表明,异氰酸酯成功与石墨烯的羟基或羧基反应,增加了氧化石墨烯的不规整性及单片层率。未掺杂氧化石墨烯的聚氨酯薄膜自身水接触角为126°,平衡水含量接近40%。当氧化石墨烯掺杂量为1.5%(质量分数)时,水接触角减小至80°,平衡水含量降至30%,具有"阻路效应"。此薄膜在稀盐酸中浸泡7 d后,其质量损失仅为2.5%。     

石墨烯/纳米银导电油墨导电性能研究

目的 -制备出具有优异导电性能的石墨烯/纳米银复合材料,并作为导电填料,以提高导电油墨的导电性能。方法 -采用Hummers法制备氧化石墨烯,以葡萄糖作为还原剂,采用同步还原法制备石墨烯/纳米银,将石墨烯/纳米银复合物和纳米银按不同比例混合作为导电填料来制备导电油墨。通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱等分析测试方法表征了石墨烯/纳米银复合材料的微观结构和形貌,并通过四探针法对油墨的导电性进行检测。结果 -纳米银颗粒均匀地负载在石墨烯片层上,纳米银粒径约为35nm;掺杂石墨烯/纳米银复合物质量分数为12%时,导电油墨的电阻率可达到1.08×10~(-7)Ω·m,导电性能提高约64%。结论 -制备的复合材料石墨烯呈片状,结构完好,添加到导电油墨中能明显提高导电性能。