碳包覆铁纳米颗粒制备及电磁性能分析

以纤维素为基质,硝酸铁为金属颗粒前躯体,在氢气保护下进行控温炭化合成出准球形的碳包覆铁纳米颗粒．产物通过TEM、EDX和XRD表征呈核壳结构,粒径分布比较窄．通过波导法对所制备的碳包覆铁纳米颗粒进行吸波性能分析,采用矢量网络仪研究分析其在8．2～12．4GHz频率范围内的电磁性能．     

阳离子丙烯酸/醇酸树脂水性涂料的性能研究

以阳离子丙烯酸/醇酸树脂乳液、钛白粉、分散剂、增稠剂、消泡剂等原料制备一种阳离子丙烯酸/醇酸树脂水性涂料。主要研究了涂料的稳定性、流变行为、热性质、表面形貌和防腐性能,研究表明,分散剂用量为1.5%(质量分数)(占涂料总质量,下同),增稠剂用量为0.9%(质量分数)时,涂料的稳定性最好;在最佳稳定条件下,涂料的流变行为表明涂料具有触变性,有利于涂料的施工和贮存;热重分析表明,涂料的热分解温度为215.3℃,可适用于温度低于200℃的工业环境;防腐性能表明,涂料的腐蚀电流密度为1.076×10-4A/cm2,具有240 h的耐盐雾性能;原子力显微镜表明涂层表面粗糙度为3.893 nm,并呈现出纳米级的凹凸结构。     

石墨烯改性水性丙烯酸树脂涂料的制备与性能

针对现代工业中Cl~-存在的广泛性及危害的严重性,用石墨烯(Gr)改性水性丙烯酸树脂制得涂料,采用正交试验结合电化学测试系统筛选涂料的较优配方,通过可挥发性有机物(TVOC)及甲醛(HCHO)检测、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、热重分析(TGA)等分别测试了涂层的环保性能、耐化学品性能、涂层官能团稳定性能、涂层耐热性能。结果表明:当Gr质量分数为0.10%、丙烯酸树脂与交联剂质量比为5∶1、丙烯酸树脂质量分数50.00%、ZnO与Zn_3(PO_4)_2质量比1∶1且总质量分数为7.5%时涂层力学性能较好,涂层耐磨损量和硬度等性能提高了1.5倍以上;涂层固化后TVOC和HCHO释放量远低于国家限制标准;Gr的添加使丙烯酸树脂涂层的耐化学溶剂性、热稳定性和官能团稳定性提高。     

直流碳弧等离子体法制备碳包覆铁纳米颗粒研究

在惰性保护气氛下,采用直流碳弧等离子体法成功制备了碳包覆铁纳米颗粒,并利用x射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)和相应选区电子衍射(ED)等测试手段,对样品的化学成分、形貌、物相结构、粒度等特征进行表征分析.实验结果表明:直流碳弧等离子体技术制备的碳包覆纳米金属颗粒具有明显的核-壳结构,内核金属结晶度较高,外壳碳为类石墨层结构,颗粒大多呈球形和椭球形,粒径分布在20nm～60nm范围,平均粒径为44nm.     

电弧法制备碳包覆铁纳米微粒的纯化研究

利用钨电极电弧法制备了碳包覆铁纳米微粒,采用酸洗加磁选的方法对初产物进行了纯化.用透射电子显微镜、X射线衍射仪和振动样品磁强计对产物的形貌结构、物相组成以及磁性能进行了表征分析.结果表明:该纯化方法可以有效地去除产物中未被包覆或碳包覆不完整的铁颗粒及各类碳杂质,纯化后的产物以包覆多层碳膜的铁纳米颗粒为主;粉体的磁滞回线也表明经纯化后产物的磁性能得到了明显提高.     

漆酚醛缩聚物/丙烯酸树脂/TiO2复合涂料的制备及性能

采用Sol-Gel法制备了漆酚缩甲醛聚合物/多羟基丙烯酸树脂/TiO2纳米复合涂料(UFP/MPA/TiO2),并用透射电镜、动态机械热分析、红外光谱和其它手段对复合涂膜进行测试。结果表明,TiO2以40 nm~80 nm的粒子均匀地分布于m(UFP)∶m(MPA)=5∶2的UFP/MPA聚合物基体中,且纳米TiO2粒子和聚合物间存在着较强的氢键。纳米TiO2粒子的引入,使得该复合涂膜具有比UFP或UFP/MPA涂膜更好的抗紫外线性能、常规物理力学性能和动态力学性能。     

水性纳米复合散热降温涂料的制备及其性能研究

以水性有机硅树脂为基料,采用SiC为填料制备了水性散热降温涂料。实验考察了SiC填料的添加量、粒径以及涂层厚度等因素对涂层散热性能的影响;同时对涂层的耐热性能和电绝缘性能作了研究。结果表明,当SiC填料的粒径为60nm,用量为基体质量的30%,涂层厚度为42μm时,散热涂层的降温温差最大,为11.5℃;另外,涂层的SEM照片显示,在SiC填料用量为基体质量的30%时,相对于微米SiC填料,纳米SiC填料分散均匀且填料彼此间粘结更为紧密;利用TGA测试显示,在SiC用量为基体质量的30%时,涂层在200℃下的热失重在0.4%以内,都能在200℃高温下长期使用;介电常数测试表明,在SiC用量为基体质量的30%时,涂层的介电常数都不超过6.0,表现出良好的介电性能。     

丙烯酸/淀粉/高岭土复合高吸水树脂的制备及性能研究

以过硫酸铵为引发剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,淀粉、丙烯酸、粘土(高岭土、硅藻土、活性白土)等为原料,采用溶液聚合法制备粘土复合淀粉接枝丙烯酸高吸水树脂.探讨了粘土种类、高岭土添加量等因素对产品性能的影响,研究了产品的保水能力,并对原料、产品的结构、形貌进行了分析和表征.     

碳包裹纳米铁、镍及铁镍合金粒子的制备及其吸波性能

以聚丙烯酸阳离子交换树脂(PAA)为碳源,与铁、镍二价离子交换后形成含金属的前驱体(M/PAA),经500℃热解制备碳包裹纳米铁、镍及其合金粒子.采用TG研究了前驱体PAA和M/PAA的热解特性;采用XRD、HRTEM等对热解产物的形貌和结构进行了分析表征,并采用弓形法测试了热解产物对电磁波的吸收性能.结果表明,M/PAA的热稳定性强于PAA;500℃热解M/PAA可获得粒径为10～35nm的碳包裹纳米铁、镍及其合金粒子.以碳包裹纳米铁、镍和铁镍合金粒子为吸收剂(质量分数为50%),石蜡为粘结剂,涂层厚为2mm时,碳包裹纳米铁粒子的吸波性能最好,在11.7GHz频率时吸收峰值Rmin为-10dB,频宽△dB可达6.0GHz.     

纳米Ni粉的表面改性及电磁波吸收性能研究

使用稀盐酸处理纳米镍粉表面的Ni2O3,然后用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对纳米镍粉表面进行改性,采用活性试验、红外光谱、热分析等手段对改性后的粉体进行了表征,并通过矢量网络分析仪,利用同轴波导的方法对粒子进行了电磁参数的测定.将试验所得到的电磁参数数据通过计算机模拟转化成材料对电磁波功率损耗值.结果表明,稀盐酸可以去除纳米镍粉表面氧化层;用4%十二烷基苯磺酸钠(SDBS)改性纳米镍粉能够显著提高纳米镍粉在有机介质中的分散性,提高了电磁波吸收性能.     

树脂基Fe纳米粒子及碳纤维复合吸波平板的制备与性能

以Fe纳米粒子(Fe NPs)为吸波剂,偶联剂KH550为表面改性剂,碳纤维(CFs)作为增强及电磁波反射相,环氧树脂(ER)作为基体,制备多种吸波平板并对其综合性能及相关机制进行研究。结果表明:平板的吸波性能随Fe NPs和CFs含量的增加而提高,吸收剂浓度梯度分布有助于形成特定频段的共振吸收;平板对电磁波损耗具有明显的各向异性,表现为CFs垂直电磁波入射方向时性能优于平行情况,当Fe NPs的含量为30%(质量分数,下同),CFs为5.52%,板厚为4.56mm时,最小反射损耗为-26.8dB(4.9GHz);同时,CFs可改善平板的抗弯性能,当Fe NPs为30%时,弯曲强度相比于纯树脂时仅降低了5.81%。     

双层结构型吸波复合材料的制备与吸波性能研究

依据传输线理论和阻抗匹配原则,设计并制备了一种以磁性金属微粉为面层、多壁碳纳米管为底层、玻璃纤维布为环氧树脂基体增强体的低频段双层结构型吸波复合材料。采用透射电镜和扫描电镜对多壁碳纳米管和磁性金属微粉的微观形貌进行了表征,采用HP8722ES矢量网络分析仪测量了材料在2～18GHz频率范围内的复介电常数和复磁导率,采用弓形法测试了复合材料在2～8GHz扫频范围内的反射率特性。研究表明,该双层结构型吸波复合材料在低频S波段具有良好的吸波效果,当其匹配厚度为dm=4.0mm时,最大吸收峰在3.08GHz时达到-17dB,反射率小于-10dB的频宽为1.82GHz。     

含碳纳米管微波吸收材料的制备及其微波吸收性能研究

用竖式炉流动法,以二茂铁为催化剂,噻吩为助催化剂,苯为碳源通过催化裂解反应制备了碳纳米管,碳纳米管的外径为20-50nm,内径10-30nm,长度50-1000μm.分别以碳纳米管、羰基铁粉、碳纳米管与羰基铁粉的混合物为吸收剂制备了微波吸收材料,研究了上述三种微波吸收材料在2-18GHz的吸波性能,与纯碳纳米管和纯羰基铁粉微波吸收材料相比, 碳纳米管与羰基铁粉复合微波吸收材料在2-18GHz的吸收峰明显向低频移动.在含碳纳米管的微波吸收材料中,碳纳米管作为偶极子在交变电场的作用下,产生极化电流,电磁波的能量转换为其他形式的能量,瑞利散射效应和界面极化也是含碳纳米管微波吸收材料的主要吸波机理.     

铁氧体/石墨复合吸波涂层的微波吸收性能

本文将固相法制备的磁损耗型Ba0.9Sm0.1Co2Fe16O27铁氧体与电损耗型石墨相结合,通过测试两者的电磁参数,采用YRcomputor软件模拟计算了双层复合吸波涂层的反射率。结果表明：铁氧体/石墨复合吸波涂层在2～8 GHz频段有较好的吸波性能;其中,下层为含量80 wt%的Ba0.9Sm0.1Co2Fe16O27,厚度1.5 mm,上层为10 wt%的石墨,厚度1.5 mm时,该复合涂层表现出优良的微波吸收特性,反射率损耗RL〈-10 dB时,带宽约为3 GHz（3.5～6.5 GHz）,最大吸收值约为-27 dB。     

隐晶质石墨/LDPE复合材料的吸波性能

为了研究隐晶质石墨在吸波材料方面的应用,从隐晶质石墨微观形貌、粒径大小、晶体结构、杂质成分入手,深入探讨隐晶质石墨含量对隐晶质石墨/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料吸波性能的影响.结果表明,固定碳含量为85.69％的微米级隐晶质石墨可显著提高低频吸波效果,且其含量对吸波材料吸波性能有很大影响;随着隐晶质石墨吸波剂含量的增加,最大吸收峰值均向低频方向移动,在隐晶质石墨含量为60％时的反射率在频段2～18GHz达到最大峰值-25.19 dB,小于-5dB和-10 dB的有效带宽分别为4.31 GHz和2.57 GHz.研究表明,隐晶质石墨/LDPE复合材料具有较好的吸波性能.     

羰基铁/环氧有机硅树脂涂层的吸波性能和力学性能研究

采用羰基铁为吸收荆、环氧改性有机硅树脂为基体,制备了羰基铁/树脂基涂层,研究了羰基铁用量对吸波涂层的电磁和力学性能的影响.结果表明,羰基铁经过润湿分散剂处理后,粉体与树脂间的相容性得到改善,从而提高了界面结合力,因此吸波涂层整体的力学性能得到了提高.当羰基铁含量为70%(质量分数,下同)时,复合材料的附着力为22.16MPa,冲击强度大于或等于50kg·cm.采用同轴法测试了涂层材料在2～18GHz频段内的电磁参数,并对羰基铁/环氧有机硅树脂基涂层的反射系数进行了测试,结果表明,吸波涂层的最大吸收峰随吸收剂含量的增加向低频移动.涂层厚度为2mm时,羰基铁含量为65%,涂层的最大反射率在5.12GHz时达到-32.25dB;羰基铁含量为75%,在频率为3.53GHz时材料的反射率达到最大值-36.02dB.     

油酸对微波水热法制备的纳米Fe_3O_4的影响

采用微波水热法制备纳米Fe3O4,并用油酸对其进行表面改性,获得油酸包覆的Fe3O4纳米粒子。利用XRD、FT-IR、TEM和振动样品磁强计对Fe3O4纳米粒子的结构、形貌、磁性能进行表征。结果表明:表面改性使得油酸分子中—COOH和Fe离子形成化学键;改性后的纳米Fe3O4粒子为粒度均匀的球形,具有良好的分散性,平均粒径约8nm;该产物具有超顺磁性,饱和磁化强度为61.8emu/g。     

固体环氧树脂水分散体的制备和性能

用中等分子量的固体双酚A型环氧树脂ER-1和环氧乙烷/环氧丙烷的嵌段共聚物Lutrol F68合成了一种活性非离子型乳化剂F68-E,对乳化剂F68-E的结构以及合成过程进行了分析。用乳化剂F68-E对环氧树脂ER-1进行乳化,探讨了使用相反转法乳化时,乳化剂浓度、乳化温度和溶剂种类对环氧树脂水分散体的粒径和力学稳定性的影响。此外,将环氧树脂水分散体制成中温固化体系,对其干膜固化物进行了吸水率测试和动态热机械分析。结果表明,引入12%的乳化剂F68-E后,固化体系的吸水率由1.38%降至0.97%,玻璃化转变温度由102.5℃降至82.6℃。     

多壁碳纳米管/环氧有机硅树脂吸波涂层的介电和吸波性能研究

研究了不同直径和含量多壁碳纳米管填充环氧有机硅树脂吸波涂层在2~18GHz频率范围内的介电和吸波性能.可以得到吸波涂层的介电常数随着碳纳米管含量的增加而增大.当碳纳米管含量相同时,吸波涂层介电常数随着碳纳米管直径的增加而增大.当碳纳米管含量大于5wt%时,吸波涂层的介电常数在低频急剧增加,且随频率增大而减少,出现频散效应.反射率测试结果表明:当涂层中多壁碳纳米管含量为10wt%、厚度为2mm时,吸波涂层的最大吸收峰随碳纳米管直径的增大向低频移动.多壁碳纳米管填充环氧有机硅树脂吸波涂层的吸波性能在7~14GHz范围内可达到-10dB,具有较好的吸波效果.     

单分散Fe纳米粒子的合成与性能表征

以液态五羰基铁(Fe(CO)5)为原料,通过表面活性剂控制合成得到了粒径小于20nm的α-Fe纳米粒子。用透射电镜、X射线衍射、红外光谱、矢量网络分析仪研究了液相热分解制备Fe纳米粒子的形貌和性能随表面活性剂用量的变化情况。当表面活性剂用量分别为0.4g和1.0g时,制备的Fe纳米粒子平均粒径分别为3.1、12.5nm,统计方差分别为0.03、3.42。对微波电磁参数的初步研究表明,Fe纳米粒子随粒径的变化表现出丰富的铁磁共振现象,并可以用静磁模式和交换模式的共振模型进行解释。