聚丙烯/碳纳米管复合材料的结晶和介电行为

采用熔融共混制备了聚丙烯/碳纳米管复合材料(PP/MWCNTs)。利用场发射扫描电镜(FESEM)、差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)、X射线衍射仪(XRD)及宽频介电仪(BDS)对复合体系的形态、非等温结晶行为、结晶结构以及介电行为进行了研究。结果表明,碳纳米管均匀分散于聚丙烯基体中,二者界面结合紧密;极少量碳纳米管的加入即对聚丙烯的结晶起显著的异相成核作用,促进聚丙烯α晶型的形成;此外,复合体系在导电逾渗阀值附近介电松弛行为显著加强。     

多壁碳纳米管增强炭黑/聚丙烯导电复合材料导电行为

为了充分利用不同导电粒子的导电作用,在炭黑(CB)/聚丙烯(PP)导电复合体系中引入了多壁碳纳米管(CNTs)。研究发现：引入的CNTs分散在CB粒子间起到“桥梁”作用,使体系的导电性能得到明显改善,并且CB∶CNTs为19∶1时其协同导电效果最好,该复合体系出现逾渗现象,对应的导电填料体积分数明显降低。在导电填料总体积分数为4.76%时,少量CNTs的引入就可使复合体系的体积电阻率从109Ω·cm下降到105Ω·cm;同时少量的CNTs能明显抑制炭黑/聚丙烯导电复合材料的正温度效应(PTC),使PTC强度从6.10降低到1.48,PTC转变峰温度从166℃升高到174℃。少量的 CNTs可以使PP的结晶温度提高12℃,对PP结晶的成核作用比CB更加明显。复合体系力学性能随导电填料体积分数增加而明显降低,但因为体积电阻率一定时CB-CNTs/PP体系所需导电填料体积分数较CB/PP体系明显降低,因此少量CNTs的引入能够使复合体系的力学性能得到更大程度的保持。     

聚丙烯/碳纳米管复合材料的结晶性能以及外场响应行为

本研究通过溶液-熔融共混的方法制备了不同导电填料含量的聚丙烯/碳纳米管(PP/MWCNTs)导电复合材料,通过DSC、SEM和自组装电阻仪详细地研究了PP/MWCNTs导电复合材料的结晶性能与导电性能的关系及其在外场作用下的响应行为.通过溶液-机械共混方式制备的PP/MWCNTs导电复合材料具有较低的导电填料逾渗阈值,约为2.1％(质量分数,下同),并且随着导电填料含量的增加,聚丙烯的导电性能、热力学稳定性和结晶性能显著提高,热力学分解温度从410.1℃提高到了435.2℃.通过分析PP/MWCNTs导电复合材料在单次循环的温度-电阻响应的数据发现,PP/MWCNTs导电复合材料在25～180℃内一直表现为正温度效应(PTC),且最大和最小电阻值基本上未发生明显变化,具有较好的单调性.在多次温度循环实验(25～145℃)过程中,复合材料的电阻率表现出良好的重复性和稳定性.此外,对恒温-电阻响应行为数据进行分析发现,导电网络随时间的变化出现破坏与重组的现象,晶体排斥效应起到了主要作用.随着恒温温度的升高,导电网络的重组时间逐渐延长,从大约5 min延长到了15 min.     

聚苯硫醚/羟基改性多壁碳纳米管复合材料的非等温结晶行为

采用差示扫描量热(DSC)法研究了羟基改性多壁碳纳米管(MWCNTs-OH)填充聚苯硫醚(PPS)复合材料的结晶过程,并利用莫志深方程研究了PPS/MWCNTs-OH复合材料的非等温结晶动力学。结果表明,莫志深方程能较好地描述该体系的非等温结晶动力学过程,在达到相同结晶度时,莫志深方程中的两个参数F(T)和α均明显随着MWCNTs-OH添加量的增加而下降,定量说明PPS/MWCNTs-OH复合体系的结晶速率明显高于纯PPS,且随着MWCNTs-OH添加量的增加,结晶速度提高。但是熔融热(ΔHm)和结晶热(ΔHc)随着MWCNTs-OH添加量的增加均呈现出下降趋势,说明MWCNTs-OH的加入使PPS/MWCNTs-OH复合体系的结晶度降低。     

溶液法制备聚丙烯/碳纳米管复合材料的结晶行为

采用溶液法制备了聚丙烯/碳纳米管复合材料,并通过光学显微镜、DSC、TGA对复合材料的结晶行为进行了研究。研究发现,碳纳米管具有异相成核的作用,加入了碳纳米管的聚丙烯晶粒明显细化,且复合材料的热稳定性、阻燃性能得到了明显提高。     

多壁碳纳米管-聚氨酯/聚丙烯复合材料导电网络结构的演变与性能调控

为研究多壁碳纳米管(MWCNTs)和热塑性弹性对MWCNTs-聚氨酯/聚丙烯(MWCNTs-TPU/PP)复合材料结晶性能、导电性能、拉伸性能及外场响应行为,通过溶液-熔融法制备了MWCNTs-TPU/PP复合材料.MWCNTs的引入能够提高MWCNTs-TPU/PP复合材料的导电性能和结晶性能,导电逾渗值质量分数约为...     

聚乳酸/碳纳米管复合材料的冷结晶及热稳定性

采用熔融共混制备了聚乳酸/碳纳米管复合材料(PLA/CNTs)。利用透射电镜(TEM)、差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)对复合体系的形态、冷结晶行为以及热稳定性进行了研究。结果表明,羧基化的碳纳米管均匀分散于聚乳酸基体中形成了纳米复合材料;PLA/CNTs复合体系不从熔体冷却结晶,但可以在较慢的升温过程中固态下冷结晶,CNTs的存在一定程度上阻碍了PLA基体的冷结晶;此外,复合体系的热稳定性与纯聚乳酸相比有所提高。     

多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备及性能

以化学修饰法在多壁碳纳米管上成功接枝了四乙烯五胺,并用溶液共混法制备出多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料。使用电子拉力试验机、Agilent 4294A、差示扫描量热(DSC)和扫描电镜(SEM)对复合材料进行研究。结果表明,修饰后的碳纳米管能均匀分散在基体中,添加经修饰后的碳管比添加原始碳管更能提高环氧树脂的力学强度、热稳定性和介电性能。当经修饰后的碳管质量分数为1.5%时拉伸强度和断裂伸长率分别增加了84.3%和150%,玻璃化转变温度提高了32℃,复合材料的介电常数高达25.8。     

碳纳米管/马来酸酐接枝聚丙烯复合材料制备及性能研究

本文采用溶液混合的方法制备了碳纳米管/马来酸酐接枝聚丙烯复合材料.光学显微镜照片显示,碳纳米管的加入使聚丙烯晶粒细化,同时晶粒大小比较均一.材料SEM和TEM像表明,当碳纳米管含量为5wt%时,碳纳米管在聚丙烯基体中仍分散较好,没有明显的团聚现象.拉伸实验结果显示当碳纳米管含量为3%时,拉伸强度可提高50%.     

聚丙烯接枝马来酸酐修饰碳纳米管增强聚丙烯复合材料的制备及性能

采用混合溶剂的溶液法技术,对聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)包覆碳纳米管(MWNTs)与聚丙烯(PP)纳米复合材料的电学和力学性能进行了研究。PP-g-MAH包覆MWNTs在二甲苯溶液中呈现良好的分散性,红外结果表明,酸化碳纳米管后表面官能团如羟基、羧基与马来酸酐发生氢键作用。场发射扫描电镜(FESEM)也证明了PP-g-MAH修饰MWNTs在PP基体中分散良好,并且相容性也得到了明显改善。复合材料的拉伸强度和电导率都有较大的提高,其中导电性相比未处理碳管/聚丙烯提高了两个数量级。     

石墨烯与多壁碳纳米管增强环氧树脂复合材料的制备及性能

对多壁碳管(MWCNTs)进行改性处理得到酸化碳管(MWCNTs-COOH)和环氧化碳管(MWCNTs-Epon828), 将石墨烯(Graphene)与不同的碳管分别混合, 制备出三种Graphene-MWCNTs/环氧树脂(EP)复合材料。通过拉伸和热重实验研究了石墨烯与MWCNTs的协同作用、 两者的含量以及MWCNTs功能化方法对复合材料力学和热学性能的影响。结果表明: 石墨烯与MWCNTs的协同增强明显优于MWCNTs单独增强。当石墨烯和MWCNTs质量分数仅为0.1%时, Graphene-MWCNTs-Epon828/EP的拉伸强度达最大值, 其拉伸强度、 弹性模量和断裂伸长率分别较纯EP增加了35%、 65%和34%。石墨烯和MWCNTs的加入使Graphene-MWCNTs/EP复合材料的热稳定性均有所提高。     

MWCNTs对环氧树脂及多尺度MWCNTs-碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的影响

通过对胺基化多壁碳纳米管（MWCNTs-NH₂）进行改性,得到改性MWCNTs悬浮液（MWCNTs-NH₂（M））。分别将羧基化MWCNTs （MWCNTs-COOH）和MWCNTs-NH₂（M）分散在环氧树脂（EP）中,采用热熔法制备了多尺度MWCNTs-碳纤维（CF）/EP复合材料。研究了MWCNTs对EP模量、韧性及EP与CF之间界面黏结强度的影响,并分析了MWCNTs与CF上浆剂的作用,评价了多尺度MWCNTs-CF/EP复合材料的力学性能。结果表明：官能团化的MWCNTs可对EP的模量和韧性起到更好的增强作用。MWCNTs接枝的-COOH或-NH₂可与CF上浆剂中的环氧基团发生化学反应,提高EP与CF之间的界面剪切强度。MWCNTs-NH₂（M）对多尺度MWCNTs-CF/EP复合材料力学性能的增强效果优于MWCNTs-COOH,当MWCNTs-NH₂（M）的含量为1wt%时,多尺度复合材料的0°压缩强度、90°压缩强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击后压缩强度（CAI）分别提高了16.7%、16.3%、40.9%、30.3%、20.6%。     

蒙脱土/聚丙烯复合材料结晶形态及耐电树枝化特性

为了改善聚丙烯(PP)的耐电树枝性能,以有机化蒙脱土(MMT)作为纳米填充相,马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)作为相容剂,采用熔融插层一步法和二步法制备了MMT/PP复合材料。分别利用偏光显微镜(PLM)及差示扫描量热(DSC)曲线观测了PP及MMT/PP复合材料的结晶形态及结晶过程,采用SEM考察了MMT在复合材料中的分散状态。通过电树枝引发实验,探究了制备方法及结晶形态对复合材料耐电树枝化性能的影响。实验结果表明:采用熔融插层二步法制备的MMT/PP复合材料,其无机相分散较均匀,结晶尺寸减小,结晶结构由球晶转变为片晶的堆叠,结晶度提高了约2.7%;在PP试样中,电树枝长度较长且分枝较少,而MMT/PP试样中电树枝转变为长度较小且分枝较多的稠密结构。     

PP/PA6/OMMT纳米复合材料的非等温结晶动力学

采用熔融插层法制备了聚丙烯(PP)/尼龙6(PA6)/蒙脱土(OMMT)纳米复合物材料,并用差示扫描量热法(DSC)对体系的非等温结晶动力学进行了研究.结果表明,PA6和OMMT的加入,对PP有异相成核的作用,能提高PP的结晶速率和结晶度;运用莫志深方法处理纯PP和PP/PA6/OMMT复合材料的非等温结晶动力学,结果...     

PP/PA6/nano-CaCO3三元复合材料的结晶行为

通过应用偏光显微镜、广角X射线衍射、差示扫描量热(DSC)等手段分析和表征了PP/PA6/nano-CaCO3聚丙烯三元复合材料共混体系各组分对其结晶性能的影响。研究发现,PA6、nano-CaCO3对改性聚丙烯复合材料均有诱导成核结晶的作用,加入nano-CaCO3的复合材料的诱导结晶作用要高于加入PA6的复合材料,同时复合材料的结晶温度和结晶速率得到提高。改性后的复合材料结晶度都有不同程度的下降,其中PP/PA6/POE-g-MAH的结晶度为31.83%,PP/PA6/nano-CaCO3/POE-g-MAH的为33.83%。     

动态固化PP/MAH-g-PP/EP共混物的等温结晶动力学

分别用Avrami方程和Hoffman结晶理论研究了马来酸酐接枝聚丙烯(MAH-g-PP)增容的动态固化聚丙烯(PP)/环氧树脂(EP)共混物中PP等温结晶动力学。实验结果表明,动态固化PP/MAH-g-PP/EP共混物中环氧颗粒可作为PP的成核剂,能显著促进PP的结晶。根据Avrami方程,动态固化PP/MAH-g-PP/EP共混物中PP的结晶速率常数K(T)明显大于纯PP的K(T)。依据Hoffman理论研究动态固化PP/MAH-g-PP/EP共混物结晶热动力学,动态固化PP/MAH-g-PP/EP共混物折叠链表面自由能(σe)明显小于PP折叠链表面自由能(σe)。     

新型的高杀菌纳米二氧化钛/聚丙烯复合材料的结构和物理特性研究

基于一种新型的纳米二氧化钛(TiO₂)粉体,利用熔体共混方式制备了纳米TiO₂/聚丙烯(PP)复合材料,研究了复合材料的相分散结构、结晶特性、力学性能、杀菌性能和流动性能。结果发现:新型纳米TiO₂在聚丙烯中有较好的分散度,绝大多数纳米TiO₂在聚丙烯中的聚集体尺寸接近于100纳米;新型纳米TiO₂对聚丙烯有一定的结晶成核作用,但并不能提高结晶度;复合材料的力学性能随纳米TiO₂含量的增加呈现出拉伸强度下降,伸长率降低,模量和冲击强度上升的趋势。2％纳米TiO₂含量的聚丙烯复合材料的综合物理机械性能较好。新型纳米TiO₂填充到PP中可以起到良好的抗菌杀菌作用,但也在一定程度上使聚丙烯发生氧化降解,进而导致纳米TiO₂/聚丙烯复合材料的流动性略优于纯聚丙烯。     

蒙脱土/碳纳米管组成对聚乙烯复合材料性能的影响

将改性的纳米蒙脱土(MMT)和官能化的多壁碳纳米管(MWCNTs)进行复合,然后负载TiCl4催化组分,制备出纳米载体Ziegler-Natta催化剂,最后进行乙烯原位聚合得到含有多维纳米材料的聚乙烯基复合材料。通过调控纳米载体中两种材料的组成,研究蒙脱土/碳纳米管组成对纳米复合材料性能的影响。结果表明:纳米蒙脱土、改性碳纳米管复合作为催化剂的载体,能够得到高活性的乙烯聚合催化剂。两种纳米材料组成的改变,会影响聚乙烯复合材料的力学性能。当多壁碳纳米管与蒙脱土比例为1∶1时,所得到的复合材料的拉伸强度为38.7MPa。