聚甲醛/泡沫铝合金互穿复合材料导热性能的研究

使用硅烷偶联剂KH570对孔隙率不同的泡沫铝合金进行表面改性后,通过注塑成型法制备了聚甲醛/泡沫铝合金互穿复合材料。采用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和导热系数测试仪分别研究了改性后的泡沫铝合金的表面的红外结构、复合材料的界面结合问题以及所制备复合材料的导热性能。结果表明,硅烷偶联剂KH570成功接枝到了泡沫铝合金的表面;泡沫铝合金与聚甲醛两相界面结合良好;泡沫铝合金的充填提高了复合材料的导热性能。当泡沫铝合金孔隙率为60.48%~75.41%时,聚甲醛/泡沫铝合金互穿复合材料的导热系数随孔隙率(λ)的增大而降低,其导热系数在10.2945~17.6471 W/(m·K)之间。     

抗菌天然橡胶纳米复合材料的研制

研究了自制ZnO/Ag纳米复合抗菌剂的亲油改性,利用改性后的ZnO/Ag纳米复合抗菌剂制备天然橡胶(NR)纳米复合材料,探讨了抗菌NR纳米复合材料的抗菌、抗藻性能.结果表明:ZnO/Ag纳米复合抗菌剂经磷酸三丁酯(TBP)改性后,沉降率从接近1减小到0.2以下,亲油性和稳定性大大提高,将TBP改性后的抗菌剂加入到油性介质正己烷中,抗菌剂分散均匀,粒径在100nm以内;在NR纳米复合材料的制备中,随着ZnO/Ag纳米复合抗菌剂添加量的增加,正硫化时间减小;经检测,抗菌NR纳米复合材料对大肠埃希氏菌的抗菌率达98%以上,且抗菌率随抗菌剂添加量的增加而增大,抗藻性能达到最优零级标准.     

纳米ZnO/生物基尼龙612纳米复合抗菌薄膜的制备与性能

细菌滋生将缩短食品货架周期，对人体健康产生负面影响，因此开展抗菌包装膜的研究十分重要。本文采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂(KH550)改性了纳米氧化锌(ZnO)，并将改性后的纳米氧化锌(mZnO)与尼龙612 (PA612)进行熔融共混制备复合材料，最终采用挤出流延制备了m-ZnO/PA612纳米复合抗菌薄膜。采用FTIR对改性前后的ZnO进行表征，证明了KH550成功接枝到ZnO上。通过SEM、DSC、TGA、平板计数法等测试手段对ZnO的分散及复合材料的结晶性能、热性能、抗菌性能进行了研究。结果表明：mZnO在PA612基体中分散良好。m-ZnO可以作为成核剂提高PA612的结晶度，m-ZnO的含量为2wt%时，其结晶度提高了4.1%。m-ZnO对PA612有增强作用，m-ZnO的添加量为2wt%时，m-ZnO/PA612纳米复合薄膜的拉伸强度较纯PA612提高了15%。m-ZnO的存在赋予了PA612抗菌性能，m-ZnO/PA612纳米复合薄膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有很好的抗菌效果，且随着m-ZnO含量的增大，抗菌率增大，m-ZnO的质量分数为4wt%时，对大肠杆菌的抗菌...     

高导热环氧纳米复合材料的制备与性能表征

为提高环氧树脂(EP)导热率,文中在树脂基体中复配不同维度的导热填料——"0维"纳米氮化铝(nano-AlN)和"1维"碳纳米管(MCNTs)以期构建三维导热网络。使用N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂(KH792)对纳米AlN进行表面改性,并通过酰胺法在H2SO4/HNO3酸化MCNTs表面成功接枝了二乙烯三胺(DETA),提高了无机填料与树脂基体之间的界面相容性,使导热网络的热传递效率大大提高。红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱的结果均表明KH792和DETA已分别成功地接枝到纳米AlN和MCNTs表面。扫描电镜显示填料均匀分布在树脂基体中。导热测试证明,添加不同维度填料构建三维导热网络,以及对填料表面进行的有机改性,可以有效提升复合材料的导热率,当混合填料的体积分数(φ)为50%时,复合材料的导热率可提高至2.32 W/(m·K)。     

纳米TiO_2的表面改性及MF/纳米TiO_2复合树脂的制备

采用硅烷偶联剂KH550对纳米TiO2进行表面改性,将改性纳米TiO2与三聚氰胺甲醛树脂(MF)混合,制备MF/纳米TiO2复合树脂。红外分析表明偶联剂成功接枝于纳米TiO2表面;热失重分析得出表面改性的最佳工艺为:改性剂的添加量2%,改性温度70℃,改性时间120min;透射电镜分析表明纳米TiO2的表面改性提高了其在有机溶剂中的分散性;研究TiO2添加量对MF/纳米TiO2复合树脂的粘度、固化时间、固化温度和抗菌性的影响,结果表明TiO2的添加对树脂固化时间和固化温度影响很小,但能显著提高材料的粘度和抗菌性能。     

碳纳米管-纳米ZnO改性环氧复合材料的制备与性能

采用混酸对多壁碳纳米管(MWNT)进行羧基化产生-COOH、-OH等反应性基团,通过纳米ZnO与活性基团的共价连接得到MWNT-纳米ZnO复合结构。应用熔融共混法分别制备不同填料的环氧树脂复合材料,并通过FTIR、XRD、SEM、UV-Vis等进行测试表征。结果表明:经酸化处理及纳米ZnO复合后碳纳米管与环氧树脂的结合加强,复合材料的性能提高,其中当填料添加为2%(质量分数)时,羧基化和ZnO-MWNT/EP复合材料的导热率分别达到0.604W/(m·K)、0.636W/(m·K),与环氧树脂自身相比分别提高168%、177%;纳米ZnO赋予复合材料在一定波长范围的紫外吸收性,改善了材料的抗紫外老化性能。     

纳米AlN/EP导热绝缘胶的制备及其性能研究

采用纳米AIN作为导热填料,经硅烷偶联剂KH-570表面改性后与环氧树脂(EP)共混制备了导热绝缘胶.通过红外光谱(FT-IR)、接触角方法对改性后纳米AIN进行分析和表征,结果表明,KH-570成功包覆到了纳米AIN表面,粉体由亲水性变为疏水性;对于纳米AIN/EP导热绝缘胶,随着改性纳米AIN填充量的增加,导热率呈上升趋势;当KH-570用量为3.5%、纳米AIN量为20%时,导热率达到0.632W/(m·K),是纯环氧树脂胶的3倍多;此时体积电阻率为2.6×1013Ω·cm,剪切冲击强度为11.9×1015J/m2.     

石墨烯/热塑性聚氨酯导电复合材料的制备及压阻特性研究

采用硅烷偶联剂KH550对石墨烯进行接枝改性,采用溶液共混法制备改性石墨烯/热塑性聚氨酯(TPU)导电复合材料,并对复合材料的微观结构、电学性能及压阻特性进行测量和分析。研究表明:硅烷偶联剂KH550成功接枝至石墨烯的表面,分散性较好,复合材料的渗流阈值在石墨烯添加量为5%(wt,质量分数)附近,在石墨烯添加量为7%(wt,质量分数),压力为1.0MPa条件下,石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料的均一化电阻为1.55,循环5次后的电阻为390Ω,具有较好的压阻重复性。     

环氧树脂/改性氧化石墨复合材料的制备及性能研究

采用改进Hummers法制备了氧化石墨,用硅烷偶联剂KH550对其进行改性,并制备了环氧树脂/氧化石墨复合材料。通过导热系数测定、热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)对复合材料进行分析和表征。结果表明:加入改性后的氧化石墨可以有效提高复合材料的导热系数,含2.0wt%改性氧化石墨的复合材料导热系数为0.36 W/m·K,比纯树脂材料的导热系数提高16.1%;复合材料热分解温度比纯环氧树脂提高了49℃;改性氧化石墨的加入能够提高复合材料的断裂韧性。     

Co_3O_4纳米粒子的表面接枝改性研究

以含乙烯基的硅烷偶联剂(A-151)处理Co3O4纳米粒子,在Co3O4粒子表面引入乙烯基,然后以K2S2O8为引发剂,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为乳化剂,采用乳液聚合,在Co3O4粒子表面接枝甲基丙烯酸丁酯,研究了影响Co3O4纳米粒子表面接枝的有关因素,并优化工艺参数。采用红外光谱、X射线光电子能谱等手段对表面接枝进行了表征。结果表明,甲基丙烯酸丁酯已经被成功地接枝到纳米Co3O4粒子的表面。热流传感器的热流灵敏度测试结果表明,Co3O4粒子表面改性后,它与硅树脂的复合涂层提高了热流传感器的热流灵敏度,相对于未处理的Co3O4粒子涂层,传感器灵敏度从0.052 mV.cm2/W提高到了0.065 mV.cm2/W。     

炭黑的表面修饰及其对炭黑/硅橡胶导热性能的影响

通过采用羟基硅油对炭黑表面修饰, 改善炭黑与硅橡胶之间的相容性, 从而减小炭黑与硅橡胶界面热阻, 制备了高导热系数炭黑填充硅橡胶, 研究了炭黑填料与硅橡胶的相容性及炭黑/硅橡胶的导热系数。结果表明: 与原炭黑/硅橡胶体系相比, 经过羟基硅油修饰的炭黑与硅橡胶的相容性得到明显改善。当经表面修饰炭黑的质量分数为36.59%时, 表面修饰炭黑/硅橡胶的导热系数可达到0.591 W·(m·K)^-1, 较同含量未修饰炭黑/硅橡胶的导热系数高38.7%。     

BN表面沉积纳米Sn对BN/环氧树脂复合材料导热绝缘性能的影响

采用液相还原法,制备了BN表面沉积纳米Sn粒子(BN-Sn NPs)杂化材料,用于环氧树脂(EP)的导热绝缘填料。BN-Sn NPs表面纳米Sn的粒径和熔点分别为10~30 nm 和166.5~195.3℃。BN表面沉积纳米Sn后,粉体Zeta电位及压片的导热系数增加,EP滴在压片表面的接触角降低。在BN-Sn NPs/EP复合材料固化过程中,BN-Sn NPs表面纳米Sn熔融烧结,有利于填料相互桥联在一起,降低接触热阻,并改善界面性能,从而提高BN-Sn NPs/EP复合材料的导热系数。当填料体积含量为30vol%时,BN-Sn NPs/EP复合材料的导热系数达1.61 W(m·K)?1,比未改性BN/EP复合材料的导热系数(1.08 W(m·K)?1)提高了近50%。Monte Carlo法模拟表明,BN和BN-Sn NPs在EP基体中的接触热阻(R_c)分别为6.1×106 K·W?1和3.7×106 K·W?1。与未改性BN/EP复合材料相比,BN-Sn NPs/EP复合材料的介质损耗增加,介电强度及体积电阻率降低,但仍具有良好电绝缘性能。      

玻璃料对可陶瓷化硅橡胶基复合材料耐高温性能的影响

玻璃料可以改善可陶瓷化硅橡胶基复合材料高温热解后的力学强度,保持结构的完整性。为了研究玻璃料的成分对云母/硅橡胶复合材料耐高温性能的影响,分别以玻璃料A和B为助熔剂,制得了2种复合材料,研究了其力学性能、微观形貌、热分解性能及陶瓷化机制。结果表明:云母/硅橡胶复合材料常温拉伸强度为3~4 MPa,600~1 200℃下热解后试样的弯曲强度在0.3~4.5 MPa之间,且保持结构完整;SEM结果显示玻璃料B有助于形成大量的液相结构,更好地改善热解后形成的陶瓷层的强度和结构;TG结果显示玻璃料可以加速硅橡胶的分解,因此要控制玻璃料的加入量;XRD结果显示在温度变化过程中,添加含SiO₂和K₂O成分较多的玻璃料B至云母/硅橡胶复合材料中形成了非晶相和钾长石（K₂O·Al₂O₃·6SiO₂）,从而提高陶瓷层的强度。      

BN/Al_2O_3/碳纤维填充MVQ导热复合材料的制备

以甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)为基体,片层氮化硼(BN)、球形Al_2O_3、碳纤维为填料,通过共混的方法制备了导热硅橡胶复合材料。利用热重分析仪(TGA),扫描电子显微镜(SEM),电子拉力试验机以及导热系数仪对复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明:复合材料的热导率、热稳定性、力学性能、交联密度随着填料量的增加而增加。填料量达50vol.%时,尤以片层BN对热导率增加的效果突出,热导率从0.168增至1.8W/(m·K);碳纤维对复合材料的力学性能贡献最大,拉伸强度从0.48增加到2.98MPa;片层BN在橡胶基体中以面-面接触的方式均匀分散,更易于形成有效的导热网链。     

氮化铝/氮化硼/碳纳米管/硅橡胶复合材料的力致填料取向对导热性能的影响

随着科学技术的发展,电子元器件发热量大幅度增加,因此开发兼具高导热和高绝缘性能材料日益迫切。以甲基乙烯基硅橡胶（SR）为基体,碳纳米管（CNTs）、六方氮化硼（BN）以及氮化铝（AlN）为导热填料,通过机械共混法制备导热复合材料。研究3种导热填料复配对复合材料的导热性能、绝缘性能和力学性能的影响,研究填料取向对复合材料导热性能的影响,研究材料表面温升与加热时间的关系。采用Agari模型预测复合材料的理论热导率。通过热红成像、扫描电子显微镜、X射线衍射分析、热重分析等对复合材料进行表征。结果表明：随着复配导热填料中AlN用量的减少,BN和CNT_S用量的增加,复合材料的热导率逐渐升高;当AlN为80 phr,BN为68 phr,CNTs为2 phr时,复合材料的垂直热导率为1.857 W·m^-1·K^-1,平行热导率为2.853 W·m^-1·K^-1,体积电阻率为2.18×10¹² Ω·cm,拉伸强度达4.3 MPa,复合材料的综合性能较好。     

原位聚合法制备SiC@SiO2/BN/PI复合材料及其表征

聚酰亚胺复合材料以其优异的性能以及在航空航天、轨道交通、微电子等领域广泛的应用前景引起越来越多的关注。在750 ℃条件下对SiC晶须进行表面氧化处理, 形成SiC@SiO₂包覆结构晶须, 与BN颗粒构成复合填料, 分别采用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂进行表面改性, 用原位聚合法制备了SiC@SiO₂/BN/PI(PI:聚酰亚胺)复合材料。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等进行结构和性能表征。结果表明: 晶须与颗粒质量比为4 : 1时, 复合填料在PI基体内形成了有效的导热网络, 且当填料含量为45wt%时, SiC@SiO₂/BN/PI复合材料导热系数达到0.95 W/(m·K)。SiC@SiO₂/BN/PI复合材料的力学性能随着复合填料的种类和数量的变化呈现规律性变化。SiO₂氧化层阻断复合填料间自由电子的移动, SiC@SiO₂/BN/PI复合材料的电气绝缘性能下降幅度减小。     

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。      

热压制备改性石墨烯-水泥基复合材料:改善微观结构、导热性能和力学性能

采用热压成型工艺制备了石墨烯-水泥基复合材料,研究了硅烷偶联剂和行星球磨时间对复合材料性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变化红外光谱(FTIR)和氮吸附比表面积测定仪等对复合材料进行了微观分析。结果显示:当偶联剂和石墨烯掺量为1%时,复合材料导热系数和抗压强度分别达到3.132 3 W/(m·K)和54.9 MPa,相较于未使用偶联剂处理的样品,分别提高了42.07%和28.87%;球磨能提高石墨烯在复合材料中的分散性,当球磨时间为0.5h、石墨烯掺量为1.5%、偶联剂含量为1%时,复合材料导热系数和抗压强度分别为3.687 2W/(m·K)和57.4MPa;微观形貌和孔结构分析表明,采用热压成型工艺制备的复合材料孔隙率更低,结构更为致密。     

纳米ZnO和纳米MMT对低密度聚乙烯介电性能的影响

分别采用添加纳米ZnO和纳米蒙脱土(MMT)粒子的方法提高低密度聚乙烯(LDPE)的介电性能,选择偶联剂对纳米粒子进行表面修饰,并利用熔融共混法制备了纳米ZnO/LDPE和纳米MMT/LDPE复合材料,通过XRD、FTIR和DSC对试样进行表征。研究了复合材料的交流击穿特性,对试样进行了空间电荷试验。结果表明:通过偶联剂修饰,纳米粒子与聚合物之间的界面结合得到改善,且纳米粒子在基体中的分散性更好;同时复合材料的结晶速率提高,结晶结构更完善;添加纳米粒子可以不同程度地提高LDPE的击穿场强,当纳米ZnO和纳米MMT的质量分数均为3wt%时,复合材料的击穿场强达到最大,分别比纯LDPE的击穿场强高出11.0%和10.3%;纳米ZnO和纳米MMT都有抑制空间电荷的作用,且ZnO的抑制效果更明显。     

石墨烯纳米片/(酚酞聚芳醚酮-环氧树脂)双逾渗导热复合材料的制备和性能

为在较低的导热填料含量下提高环氧树脂(EP)的热导率,通过溶液法制备了石墨烯纳米片/(酚酞聚芳醚酮-EP) (GNP/(PEK-C-EP))复合材料。基于接触角测量计算并预测了GNP的选择性分布,并通过SEM和激光闪光法研究了GNP和PEK-C含量对GNP/(PEK-C-EP)复合材料的微观结构和热导率的影响。结果表明,当PEK-C的含量为20wt%时,GNP选择性分布在PEK-C中,形成了双逾渗结构的GNP/(PEK-C-EP)复合材料,从而构建了连续导热通道。当GNP含量为1wt%时,GNP/EP复合材料导热率最高达0.375 W(m·K)?1。当GNP含量为0.5wt%时,GNP/(PEK-C-EP)复合材料导热率最高达0.371 W(m·K)?1,较GNP含量为0.5wt%的GNP/EP复合材料热导率高48%,与GNP含量为1wt%的GNP/EP复合材料的热导率基本相同。表明GNP/(PEK-C-EP)复合材料的填料量减少了50%,利用双逾渗效应可以有效减少导热填料用量。此外,比较了纯EP和GNP/(PEK-C-EP)复合材料的玻璃化转变温度、热稳定性和热膨胀系数,结果表明,GNP/(PEK-C-EP)复合材料的热性能优于纯EP。