高温相变石蜡-脲醛树脂微胶囊的制备及表征

通过原位聚合法合成了以高温相变石蜡(相变区间为75~85℃)为芯材,三聚氰胺改性脲醛树脂为壁材的相变微胶囊。采用DSC、SEM、导热系数仪等分别对石蜡-脲醛树脂(Paraffin-UF)微胶囊的形貌、热性能等进行了表征。分析了NaCl溶液、三聚氰胺以及石墨烯的添加对微胶囊的影响。结果表明:适量NaCl的添加能改善微胶囊表面形貌,三聚氰胺的添加能提高微胶囊的生成量。添加质量分数为0.03%的石墨烯,在80℃时微胶囊的导热系数提高了55.56%,而且其热稳定性有所提高。     

纳米TiO2修饰壳聚糖/石蜡相变微胶囊的制备与性能研究

以36℃相变石蜡为芯材，天然高分子壳聚糖为壁材，纳米二氧化钛(TiO₂)修饰壳体，利用乳化交联法制备了具有抗紫外功能性的相变微胶囊。探讨了不同因素对微胶囊性能的影响，经实验优化，当乳化剂用量为10%,油水相比例为3∶1,纳米TiO₂添加量为0.12g时，制得的相变微胶囊包覆率可达81.61%。通过扫描电镜、差示扫描量热仪、热重分析仪和紫外-可见分光光度计等分析，结果表明相变微胶囊表面光滑、形态规整，相变潜热为118.90J/g,具有良好的热循环和热稳定性，以及紫外屏蔽功能性。     

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%。     

二元复合芯材相变微胶囊性能的影响因素

目的在制备相变温度位于温控包装要求2~10℃区间内的微胶囊基础上,通过设计正交试验,研究芯壁比、乳化剂用量、均质速率等因素以及助剂NaCl对微胶囊性能和表观形貌的影响。方法以正十二醇/正癸醇为芯材,以三聚氰胺改性的脲醛树脂作为壁材,采用原位聚合法制备二元复合芯材相变材料微胶囊。利用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等对样品进行分析和表征。结果对微胶囊相变温度的影响程度是均质速率芯壁比乳化剂用量,对包覆率的影响程度是乳化剂用量芯壁比均质速率。加入一定量的NaCl能显著提高微胶囊的相变潜热,使微胶囊的包覆率由67.41%升高到89.76%。NaCl的加入可能提高了壁材的性能,增加了微胶囊的坚固程度,提高了芯材的包覆率。所得相变微胶囊表面更加光滑圆整,粒径更加均匀,但NaCl的加入也使得胶囊更加集聚。结论通过便宜易得的原材料,制备出了符合温控包装要求的微胶囊,并通过讨论得出了不同因素对微胶囊性能和表观相貌的影响情况。     

壁材掺杂纳米TiO2的正十四醇相变微胶囊的制备及性能研究

以纳米二氧化钛(TiO_2)粒子改性的三聚氰胺-尿素-甲醛树脂为壁材,以正十四醇为芯材,采用原位聚合法制备了纳米TiO_2改性的相变微胶囊。研究了乳化剂浓度以及纳米TiO_2的添加量对微胶囊性能的影响,采用红外光谱、扫描电子显微镜、激光粒度分布仪、差示扫描量热仪、热重分析仪分别对微胶囊的化学结构、表面形貌、粒径分布及热性能进行了表征。结果表明,所制微胶囊的体积粒径58.2～83.6μm,受乳化剂浓度影响较大,当壁材中加入适量的纳米TiO_2的添加量小于5%(wt,质量分数)条件下,微胶囊呈球形且表面光滑,随着TiO_2添加量的增加,改性微胶囊的相变潜热、芯含量及热稳定性均呈先增加后降低态势,在TiO_2添加量为3%(wt,质量分数)条件下,纳米TiO_2改性相变微胶囊的熔融潜热达最大值151.5J/g,微胶囊芯含量为69.9%,微胶囊的热稳定性也明显提高。     

静电纺丝制备MWCNTs/PVA定向导热复合纤维膜

将浓HNO₃和浓H₂SO₄酸化处理后的多壁碳纳米管(MWCNTs)加入聚乙烯醇(PVA)纺丝液中，通过静电纺丝法制备了不同MWCNTs含量的MWCNTs/PVA复合纤维膜。FT-IR分析表明，酸化后的MWCNTs表面含有大量羟基和羧基。TEM分析表明，MWCNTs在PVA内部呈定向线性排列。有效导热通道的形成，使得MWCNTs/PVA复合纤维膜的水平导热系数显著增大，5%MWCNTs/PVA的水平导热系数为1.32W/(m·K),为纯PVA纤维膜导热系数的6.6倍。同时，MWCNTs的添加提高了复合纤维膜的热稳定性，5%MWCNTs/PVA的热分解温度达到295.7℃,比纯PVA纤维膜提高了14.4℃。利用红外热像仪探测了MWCNTs/PVA复合纤维膜应用于LED灯的散热效果，5%MWCNTs/PVA纤维膜能有效降低LED灯珠的附近温度约11℃。     

蜜胺树脂/硬脂酸丁酯相变微胶囊的制备

以硬脂酸丁酯为芯材,蜜胺树脂为壁材,采用原位聚合法制备相变微胶囊.采用IR,ESEM及DSC对相变微胶囊进行了结构、形貌以及热性能表征,并讨论了乳化剂种类以及预聚体滴加速率对相变微胶囊形貌的影响.结果表明:微胶囊呈球形,平均粒径小于10μm.乳化剂采用TA与司班-80复配,复配质量比为5∶1,预聚体的滴加速率为0.8～1 2mL/min时微胶囊形貌最好.微胶囊相变潜热可达68.36J/g,并且相变微胶囊经反复发生相变过程,质量损失小,相变储热效果明显.     

壁材掺杂碳纳米管的相变微胶囊的制备及热性能研究

通过原位聚合法合成了以石蜡为芯材,密胺树脂为壁材,壁材掺杂碳纳米管(CNTs)的相变材料微胶囊。采用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)等分别对微胶囊的储热性能、热稳定性能、表面形貌和分子结构进行了表征。通过分散性实验证明了改性后的碳纳米管分散性明显提高,讨论了不同CNTs加入量对微胶囊表面形貌和热性能的影响。结果表明,加入CNTs后,微胶囊的表面变得相对光滑;随着CNTs添加量的增加,微胶囊的包裹率从60.60%增大到了72.35%,微胶囊的导热系数从0.255 W/(m·K)增大到0.356 W/(m·K),同时微胶囊的稳定性也明显提高。     

不同乳化剂作用下三聚氰胺-甲醛@正十八烷微胶囊相变复合材料微观形貌和热性能

采用原位聚合法,通过改变非离子/阴离子乳化剂组合制备了一系列以正十八烷(OD)为芯材、三聚氰胺(M)-甲醛树脂(F)为壁材的微胶囊相变储能材料,并借助FTIR、SEM、DSC和激光粒度分析仪等手段系统研究了乳化剂复配对M-F@OD微胶囊相变材料微观形貌和相变潜热的影响。结果表明,不同乳化剂组合及掺量对M-F@OD微胶囊相变材料的形貌和性能产生显著影响,当采用非离子和阴离子复合乳化剂时,M-F@OD微胶囊相变材料团聚现象得到明显改善,粒径分布更加均匀,颗粒尺寸进一步细化,粒径大小范围为0.1~1μm,储热能力明显提高,相变潜热达到70.86J/g。     

MWCNTs改善WS2/三元乙丙橡胶复合材料的非线性电导特性与热导性能

通过在一定量的纳米WS₂中添加极少量的多壁碳纳米管（MWCNTs）,形成MWCNTs-WS₂复配填料,采用双辊开炼机将三元乙丙橡胶（EPDM）与不同配比的复配填料混合制备了不同MWCNTs含量的MWCNTs-WS₂/EPDM复合材料。并研究了极少量的MWCNTs添加对MWCNTs-WS₂/EPDM复合材料非线性电导性能、直流击穿性能和导热性能的影响。结果表明,极少量的MWCNTs对MWCNTs-WS₂/EPDM复合材料在25℃时的非线性电导特性起到明显的增强作用,且随着MWCNTs含量的增加,复合材料非线性电导特征有明显的规律性变化;由于MWCNTs自身的高电导率和电导正温度系数效应,MWCNTs-WS₂/EPDM复合材料电导率随电场强度的变化趋势在80℃时不再表现非线性特征。另外,极少量的MWCNTs对MWCNTs-WS₂/EPDM复合材料的热导率有明显地改善。      

Fe3O4-MWCNTs在环氧树脂中的定向排列

用共沉淀法制备了具有超顺磁性Fe₃O₄-MWCNTs（多壁碳纳米管）复合粒子,加入环氧树脂（EP）中,在0.6 T的弱定磁场下固化成型。采用TEM研究其定向程度及分散性,并进行动态热机械分析、差热分析和导热率测试。结果表明,MWCNTs表面包覆了磁性Fe₃O₄纳米粒子,Fe₃O₄-MWCNTs复合物按照首尾衔接的方式沿着磁场方向定向排列。Fe₃O₄-MWCNTs/EP纳米复合材料表现出明显的各向异性,垂直于Fe₃O₄-MWCNTs轴向导热率低于平行方向的导热率,Fe₃O₄-MWCNTs的加入对于平行方向的导热率影响不大。Fe₃O₄-MWCNTs的加入使环氧树脂的储能模量变小,损耗模量变大,损耗因子均大于纯环氧树脂,表现出良好的阻尼性能。当Fe₃O₄-MWCNTs与EP质量比为0.3%时,损耗因子在20 ℃的温域内大于0.7,最高值达到1.16。     

聚乳酸/石墨/多壁碳纳米管复合材料的制备及性能

通过共溶剂法制备了由石墨(GN)和多壁碳纳米管(MWCNTs)掺杂的聚乳酸(PLA)纳米复合材料,借助扫描电镜等手段,研究了MWCNTs用量对复合材料微观结构、热稳定性、导热和导热性能及介电性能的影响。结果显示,MWC-NTs和GN在PLA基体中形成了稳定的导电和导热网络结构,从而导致复合材料具有较低的导电和导热逾渗阈值,其值约为MWCNTs/GN=0.5/1。MWCNTs和GN均匀分散和协同增强效应促使复合材料热稳定性、导热和导电性能明显提高。与纯PLA相比,填料在逾渗阈值附近的复合材料的初始分解温度提高了近16℃,导热系数提高了1倍,体积电阻降低了109数量级。     

Adsorption of Dinitrogen Tetroxide (N2O4) on Multi-walled Carbon Nanotubes (MWCNTs)

The adsorption of dinitrogen tetroxide (N₂O₄) on multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) has been studied by FT-IR, Raman and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The N₂O₄ adsorption is fully reversible, and after the desorption there is no evidences of MWCNTs nitration. Instead, the MWCNTs have been found oxidized by the action of N₂O₄. By thermogravimetric analysis (TGA) about 5% by weight of oxygenated groups have been found. Thermal analysis has revealed that MWCNTs having a surface area of 275 m²/g are able to reversibly adsorb about 25% by weight of N₂O₄, a value comparable to that observed for certain active carbons.     

异丙醇铝溶胶-凝胶掺杂的SiO2-Al2O3/PEG导热增强型定形相变储能材料

以异丙醇铝(AIP)与正硅酸乙酯(TEOS)为溶胶前驱体、 聚乙二醇(PEG)为相变组分, 经超声辅助溶胶-凝胶过程制备了SiO₂-Al₂O₃/PEG 导热增强型定形相变储能材料。利用FTIR和XRD对SiO₂-Al₂O₃/PEG进行结构表征及结晶性能测定, 利用DSC与TGA研究其热性能与热稳定性, 利用显微热台与数码拍照技术测试材料的定形效果; 利用热导率仪测定了材料的导热系数。结果表明, SiO₂-Al₂O₃/PEG的相变焓值可以达到100 J/g以上, 低于300 ℃时具有良好的热稳定性, 当SiO₂-Al₂O₃/PEG中的铝硅质量比为0.2:1时, 其导热系数可达0.414 W/(m·K), 导热性能比纯PEG提高39.3%, 并具有良好的定形效果。     

MWCNTs增强聚乙二醇-聚乙烯醇复合水凝胶的制备及性能

利用冻融循环法制备了羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs)/聚乙二醇(PEG)-聚乙烯醇(PVA)复合水凝胶。考察了不同质量配比下MWCNTs/PEG-PVA复合水凝胶的微观形貌变化,并研究了复合凝胶的溶胀性能、拉伸强度、热稳定及导电性能。结果表明,加入MWCNTs后MWCNTs/PEG-PVA复合凝胶仍具有多孔的三维网状结构但孔径尺寸变小。当MWCNTs与PVA的质量比大于1.0∶100时,MWCNTs/PEG-PVA复合凝胶的孔洞均匀性降低。随着MWCNTs量的增加,MWCNTs/PEG-PVA复合凝胶的溶胀度及拉伸强度均先升高后降低。当MWCNTs与PVA的质量比为1.0∶100时,MWCNTs/PEG-PVA复合凝胶的溶胀度达到最大(1450%),孔隙率最高(75.8%),拉伸强度及断裂伸长率达到最大值,分别为0.97 MPa和384.0%。MWCNTs的加入提高了MWCNTs/PEG-PVA复合凝胶的热稳定性,MWCNTs/PEG-PVA复合凝胶的初始热分解温度从235℃上升至260℃;随着MWCNTs量的增加,MWCNTs/PEG-PVA复合凝胶的电导率从1.10×10-6 S/cm升高至6.96×10-4 S/cm。     

纳米铜修饰多壁碳纳米管/石蜡相变驱动复合材料的制备及热性能

以油胺为分散稳定剂,在石蜡中热分解甲酸铜-碳纳米管复合物前驱体,单步制备了纳米铜修饰多壁碳纳米管(Cu-MWCNTs)/石蜡复合材料。通过XRD、TEM和DSC对Cu-MWCNTs/石蜡复合材料的物相、微观形貌及相变行为进行了表征和分析,并对其热敏性、热膨胀性和热稳定性及影响因素进行了分析研究。结果表明:纳米Cu原位沉积在MWCNTs外壁上,粒径为2~35nm。与纯石蜡相比,Cu-MWCNTs/石蜡复合材料的相变温度和相变潜热均明显降低。Cu-MWCNTs含量为0.2wt%的Cu-MWCNTs/石蜡复合材料具有较短的升温时间,体膨胀率降低较小,且多次加热后稳定性较好,可作为此类热敏微驱动器的理想材料。     

氧化还原沉淀法制备MnO2/MWCNTs催化剂及其低温SCR活性

先用十二烷基硫酸钠(SDS)对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行表面改性, 然后采用氧化还原沉淀法制得一系列的MnO₂/MWCNTs催化剂。考察了催化剂在80~180℃的选择性催化还原(SCR)反应活性, 并通过BET、XRD、FESEM、TEM、XPS和H₂-TPR等表征手段对催化剂的结构及性能进行分析。结果显示, MnO₂/MWCNTs催化剂在空速210 L/(g_cat·h)和温度140~180℃条件下, 脱硝效率达到85%~100%, 这明显优于等体积浸渍法制备的催化剂的低温SCR催化活性, 且10% MnO₂/MWCNTs催化剂的活性最优。分析结果表明, MnO₂/MWCNTs催化剂中MnO₂以纳米片状均匀分散在多壁碳纳米管载体表面; 弱结晶性的结构和高价锰, 较高的表面吸附含氧量及较强的低温区氧化还原能力是10% MnO₂/MWCNTs催化剂具有优异低温SCR活性的原因。另外, 和MnO_x/MWCNTs催化剂相比, 10% MnO₂/MWCNTs催化剂表现出良好的抗水和抗硫性能。