焦炭颗粒增强铜-石墨复合材料的制备与性能研究

以改性酚醛树脂为粘结剂,以焦炭粉为颗粒增强相,采用传统模压成型工艺制备了一系列铜-石墨复合材料,并研究了焦炭粉的添加对复合材料的力学性能、导电性能及磨损性能的影响.结果表明:当焦炭粉质量分数为35%时,复合材料具有较好的综合性能.随着焦炭粉的加入,复合材料的弯曲强度有了显著提高,在焦炭粉质量分数为35%时弯曲强度达到最大值68.8MPa,比未添加焦炭粉时提高了近36%;同时,当焦炭粉质量分数为35%时,复合材料的电阻率已经达到了现用浸金属滑板的导电水平;焦炭粉质量分数35%的复合材料具有最低的磨损率,且在磨损过程中能在磨损表面形成较为完整的自润滑膜.     

高性能酚醛树脂/石墨双极板导电复合材料的制备

以酚醛树脂与石墨粉料为原料,通过热模压成形得到一种质子交换膜燃料电池双极板材料.研究了酚醛树脂含量、石墨粒径和固化温度对复合材料导电性能与弯曲强度的影响.结果表明随酚醛树脂含量的增加,导电性能降低,强度升高;随石墨粒径的增大,复合材料的导电性能和弯曲强度呈现先增大后减小的趋势;随固化温度的增加,导电性能出现明显波动,而弯曲强度呈先增大后减小的趋势;酚醛树脂质量分数为15%,石墨颗粒粒径为105 μm,固化温度为240℃时,导电复合材料的电导率和弯曲强度可达142 S/cm,61.6 MPa.     

超声处理配合烧结成型工艺制备PEEK/石墨复合材料

引进超声波对聚醚醚酮(PEEK)/膨胀石墨/无水乙醇体系进行震荡,层间剥离膨胀石墨的同时实现了膨胀石墨在复合材料体系中的良好分散,烘干得到成型前驱体。进一步地,采用烧结成型工艺制备了PEEK/膨胀石墨复合材料片材。考察了超声液体介质对膨胀石墨剥离效果的影响,同时研究了膨胀石墨含量以及烧结成型过程工艺参数对复合材料片材导电性能和力学性能的影响。原子力显微镜测试结果显示,超声过程最佳液体介质为无水乙醇,处理之后的膨胀石墨片层从21 nm降至1.13 nm;最终制备的PEEK/膨胀石墨复合材料片材在膨胀石墨质量分数为60%时,电导率达到82.64 S/cm,而弯曲强度为66.78 MPa。     

PA6/CF/EG导电复合材料的制备与性能

采用熔融共混法制备了不同碳纤维/热膨胀石墨(CF/EG)比例的尼龙6/碳纤维/热膨胀石墨(PA6/CF/EG)导电复合材料并研究其性能。结果表明,CF的加入能显著提高复合材料的力学性能;而随着EG含量的提高,复合材料的导电性能和导热性能显著提高,但力学性能在一定程度上得到降低。当CF质量分数为20%时,复合材料具有最优的力学性能,当EG质量分数为20%时,复合材料体积电导率可显著提高至0.262 S/m,热导率可达1.3379W/(m·K)。     

浇铸尼龙的纳米复合抗静电改性研究

以膨胀石墨所固有的导电性能和蓬松多孔的层状结构为基础,借鉴插层复合方法,通过浇铸尼龙6(MCPA6)与石墨片层之间的纳米复合,提高MCPA6的导电性能,达到抗静电的要求。通过导电性能测试及XRD、OM和SEM分析,研究了浇铸尼龙6/膨胀石墨抗静电复合材料的纳米结构及导电机理。结果表明:当膨胀石墨质量分数为1.0％时,体积电阻率已下降到1.99×10~8Ω·cm,实现了抗静电目标。     

纳米石墨片/环氧树脂复合材料的制备及性能

分别采用低温固化剂和高温固化剂制备了纳米石墨片/环氧树脂复合材料。通过电阻测试仪和材料试验机研究了纳米石墨片的含量对复合材料导电性能和力学性能的影响规律,并将溶液混合法与直接混合法制备的复合材料的性能进行对比,同时比较了纳米复合材料的性能与微粉石墨/环氧树脂复合材料的性能。结果表明,溶液混合法制备的复合材料逾渗阈值更低,可得到填料质量分数达60%、体积电阻率为0.0085 Ω·cm的纳米复合材料。当填料质量分数高于4%时,纳米复合材料的力学性能低于微粉复合材料。     

聚丙烯／石墨复合材料的导电与阻燃性能研究

制备了以膨胀石墨和可膨胀石墨为填料、聚丙烯为基体的兼具导电与阻燃性能的复合材料。确定了膨胀石墨和可膨胀石墨的表面处理剂及其最佳用量，研究了复合材料的导电性能和阻燃性能。结果表明，固定可膨胀石墨含量为10％（质量分数，下同），当膨胀石墨含量达到12％时，复合材料的导电网络基本形成；固定膨胀石墨含量为8％，当可膨胀石墨含量达到25％时，复合材料的导电网络也基本形成。结果表明，复合材料的导电性主要靠膨胀石墨起作用，但可膨胀石墨也能发挥一定的导电作用。膨胀石墨对于复合材料的阻燃性贡献甚微，阻燃效应主要靠可膨胀石墨起作用。     

PDMS基柔性温度传感器的温敏性能研究

通过两步丝网印刷法制备柔性温度传感器,选择聚二甲基硅氧烷(PDMS)为柔性基底,分别以石墨(FG)、炭黑(CB)以及碳纳米管(CNT)为导电填充材料,研究不同导电填充材料与分散剂质量分数对复合材料温敏性的影响。结果表明,FG/PDMS和CB/PDMS复合材料呈现正电阻温度系数(TCR)。FG/PDMS复合材料低导电填充时用作温度阈值报警器,高导电填充时用作柔性温敏材料。当炭黑/环己烷质量比从1/2降为1/3时CB/PDMS复合材料的温敏区间增加,更重要的是TCR的线性度提高。相反,CNT/PDMS复合材料呈现负TCR。10%填充质量分数时,TCR达到0. 002 1 K-1,线性度高达99. 36%,可用作精密柔性温敏材料。     

钒电池集流板用导电塑料的研制

采用高速搅拌混合的方式制备了高密度聚乙烯/超高分子量聚乙烯/石墨/碳纤维(HDPE/UHMwPE/GP/CF)复合材料,分析了复合材料的导电性能及微观相态结构,并对复合材料的物理机械性能及加工成型性能进行了研究.结果表明:HDPE和UHMWPE发生相分离,UHMWPE占据非导电相,使得导电相HDPE中的导电填料的浓度相对提高,从而有效提高了复合材料的导电性能;HDPE与UHMWPE的质量比为1/3时,复合材料的导电性能最佳;导电填料质量分数为65%时,复合材料的体积电阻达到0.1 Ω·cm,缺口冲击强度为5.2 kJ/m2,材料的成型性良好,具有最优的综合性能,符合钒电池(VRB)集流板的使用要求.     

聚丙烯／石墨导电复合材料的制备与表征

以制备具有低渗滤阀值（Φc)的聚丙烯（PP）／石墨导电复合材料为目的,采取了使用膨胀石墨（EG）,引入接枝聚丙烯(gPP),使用溶液插层复合等措施,制得Φc=6%（质量比,下同）的PP/gPP/EG导电复合材料,比PP／EG导电复合材料的Φc=11%降低了46％,研究了复合材料的制备方法－形态结构－导电性能关系,论述了不同方法制得的复合材料的Φc和导电性有明显差异的结构和本质原因。