聚丙烯(PP)/纳米二氧化硅SiO2复合材料的制备及其性能研究

纳米材料因其独特的性能而广泛应用于聚丙烯(PP)等高分子材料的改性.本文用纳米二氧化硅与PP共混进行改性,利用双螺杆共混方法制备聚丙烯(PP)/纳米二氧化硅(SiO2)复合材料,研究了聚丙烯(PP)/纳米二氧化硅(SiO2)复合材料的力学性能,采用熔融流变仪、XRD、SEM对熔体流动速率、PP物相情况等进行了研究.实验结果表明,2%含量的纳米二氧化硅聚丙烯纳米复合材料综合性能最佳,提高了PP的综合力学性能.在本文中对纳米SiO2改性PP的机理进行了初步探讨,利用X射线衍射图谱分析,结果表明纳米SiO2的加入对PP中β晶型的产生有诱导作用.     

碳包覆纳米铜颗粒/硫化硅橡胶导热复合材料的制备及性能

选用实验室自制的碳包覆纳米铜颗粒(Cu@C)为导热填料,以α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷为基体,采用机械共混法制备了碳包覆纳米铜颗粒/室温硫化(Cu@C/RTV)硅橡胶导热复合材料。通过透射电子显微镜、BET法、热导率测试仪、热重分析仪、万能材料试验机及邵氏硬度计等方法和手段,完成Cu@C纳米颗粒填料的微观形貌分析和比表面积测定,并研究了Cu@C填料在低填充量下(30%)(质量分数,下同)对于Cu@C/RTV硅橡胶导复合材料热导率、热稳定性及力学性能的影响。结果表明,Cu@C纳米颗粒为球形、包覆型核壳结构,平均粒径在50 nm左右,其比表面积为69.66 m2/g。Cu@C/RTV硅橡胶导热复合材料的热导率随着Cu@C纳米颗粒填充量的增加而增大;填充量为30%时,复合材料的热导率可达2.41 W/m K;加入Cu@C纳米颗粒填料能够将RTV硅橡胶的热分解起始温度提高到422℃,并延缓其最终分解温度至625℃;随着Cu@C/RTV硅橡胶导热复合材料中Cu@C纳米颗粒填充量的增加,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率呈下降趋势,而100%定伸应力和硬度则呈增大趋势。     

无机填料对PVC/CPE/CB复合材料导电性能的影响

研究了具有不同粒子形态的无机填料(球形的纳米二氧化硅、片状的滑石粉和纤维状的玻璃纤维),以及不同粒径的碳酸钙(纳米碳酸钙、超细碳酸钙)对聚氯乙烯(PVC)/氯化聚乙烯(CPE)/导电炭黑(CB)复合材料导电性能的影响。电性能测试和扫描电镜形态结构分析结果表明,添加纤维状填料比球形和片状填料更有利于复合材料导电性能的保持;粒径较小的纳米碳酸钙对复合材料的导电性能影响较小。当炭黑含量为12phr时,添加15phr纳米碳酸钙后复合材料的电阻率仅为6.04×106Ω.cm。     

二氧化硅/聚合物纳米复合材料的研究进展

目的总结二氧化硅(SiO2)/聚合物纳米复合材料的制备方法以及应用等最新研究进展。方法分别从物理法、化学法两大类对国内外SiO2/聚合物纳米复合材料的制备方法优缺点进行阐述总结,并结合SiO2的特点对其应用现状进行详细描述。结果两大方法中,化学法所制备的SiO2/聚合物纳米复合材料分散性好、功能多样、性能高,是目前制备SiO2/聚合物纳米复合材料的最常用方法。SiO2/聚合物纳米复合材料在多功能涂料涂层以及生物医学和环境等领域具有重要应用。结论SiO2/聚合物纳米复合材料的制备方法日趋完善,但在其制备过程中依然存在部分问题尚未解决;对SiO2颗粒进行化学接枝和表面改性,改善其在聚合物材料中的分散,可以进一步改善和拓宽SiO2/聚合物纳米复合材料的应用范围,这也是未来SiO2研究的重要发展方向之一。     

纳米SiO2接枝聚合改性及在EVOH中的应用

以硅烷偶联剂3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)对纳米二氧化硅(SiO2)进行表面处理,通过分散聚合工艺分别制得SiO2-g-KH570-g-PS、SiO2-g-KH570-g-PMMA和SiO2-g-KH570-g-PAN,采用熔融共混法制备了乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)/纳米SiO2复合材料(5%(...     

纳米功能化石墨烯/室温硫化硅橡胶复合材料的制备与表征

用KH-550对氧化石墨进行改性, 再对其进行还原, 获得功能化石墨烯(FG), 未经干燥的FG经超声处理后可以稳定分散在质量比9∶1的丙酮/水混合液中; 在高速搅拌和超声分散条件下, 将FG分散液分散到室温硫化(RTV)硅橡胶中, 固化后得到纳米FG(nano-FG)/RTV硅橡胶复合材料。采用FTIR、TEM、SEM、XRD和DSC分析了FG及复合材料的结构和形貌。结果表明: KH-550连接到石墨烯片层表面上, 使其片层起皱、折叠, 部分发生了剥离, 层间距增大到3.46 ; FG经过超声处理后剥离成透明至半透明的片层; nano-FG/RTV硅橡胶复合材料的断面结构为褶皱结构, 不同于纯硅橡胶, 也未出现微观相分离; 与硅橡胶相比, 复合材料的T_g、T_m和结晶度均有所提高。复合材料的力学性能测试结果表明, nano-FG对RTV硅橡胶具有明显的补强效果, 当nano-FG质量分数为0.5 %时, nano-FG/RTV硅橡胶复合材料的拉伸强度比纯RTV硅橡胶提高了一倍多, 达到了0.43 MPa; 断裂伸长率也提高了52%, 达到了265%。      

溶剂辅助原位分散纳米二氧化硅/聚酯生物弹性体复合材料的制备、结构及性能

采用溶剂辅助原位分散方法,制备纳米二氧化硅(nano-SiO2)/聚(癸二酸-甘油-柠檬酸)酯(PGSC)生物弹性体复合材料.通过FTIR、SEM、广角X射线衍射(WXRD)、DSC以及力学测试等手段,对复合材料的结构和性能进行了表征.PGSC基体不仅对nano-SiO2产生包覆,还与nano-SiO2之间形成化学结合...     

PMAA/MMT及PMAA/MMT/SiO_2纳米复合材料的结构与性能研究

采用原位插层聚合法制备了聚甲基丙烯酸/蒙脱土(PMAA/MMT)纳米复合材料和聚甲基丙烯酸/蒙脱土/二氧化硅(PMAA/MMT/SiO2)纳米复合材料,并比较两种纳米复合材料的结构与性能。研究结果表明,PMAA/MMT纳米复合材料属于插层与剥离共存型纳米复合材料。PMAA/MMT/SiO2纳米复合材料中蒙脱土的特征衍射峰已经消失,蒙脱土与二氧化硅均匀分散在聚合物基体中。PMAA/MMT及PMAA/MMT/SiO2纳米复合材料均有一定的鞣制性能,但相对而言PMAA/MMT/SiO2纳米复合材料的鞣制效果较好。     

PP/TPU/纳米SiO2复合材料的制备与性能研究

采用熔融共混法制备了聚丙烯(PP)/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/纳米SiO2复合材料,研究了复合材料的力学性能、结晶性能、流变性能.研究结果表明,填充5%的TPU和极少量纳米SiO2具有协同增强和增韧效应;PU能诱导PPβ晶的形成,纳米SiO2的用量影响其诱导作用;纳米SiO2对PP/TPU有一定的增容作用,使复合材料体系的模量与黏度增大.     

纳米二氧化硅粒径对橡胶复合材料力学性能的影响

以不同粒径的纳米二氧化硅为填料加到天然橡胶中制备纳米二氧化硅/天然橡胶(NR)复合材料。研究了不同粒径纳米二氧化硅(15,30和80nm)对复合材料的力学性能、应力软化效应、Payne效应、动态热机械性能、压缩生热和损耗因子等基本特性的影响。结果表明,随着纳米二氧化硅粒径的增大,复合材料的抗拉强度变大,应力软化效应增大;同时,复合材料的Payne效应和损耗因子越低,其动态压缩温升越低。Payne效应分析及扫描电镜观察还表明,大粒径纳米二氧化硅在橡胶基体中易于分散均匀,粒子间聚集程度更小,而小粒径的则表现出较明显的团聚现象,粒子在橡胶基体中的分散性对复合材料力学性能有直接影响。     

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。     

纳米SiO_2功能化改性石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料的制备与性能

采用Hummers法制备了氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO),再与经硅烷偶联剂(APTES)偶联改性纳米SiO_2所得的产物(nano SiO_2—NH_2)混合,制备了石墨烯片(Graphene Sheets,GS)接枝纳米SiO_2杂化材料(nano SiO_2-g-GS)。以nano SiO_2-g-GS为填料,热塑性聚氨酯(TPU)为基体,通过熔融共混法制备共混型nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料,并对填料和复合材料进行测试和表征。拉伸测试显示nano SiO_2-g-GS的加入对基体TPU有一定的补强作用,使复合材料定伸应力(300%、500%和1 000%)增大。DSC测试显示,与纯TPU相比,nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料的结晶温度有大幅升高,填料含量为1wt%时,TPU的结晶温度升高了44℃。形状记忆测试结果显示,随nano SiO_2-g-GS含量增加,nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料的形状回复率(Rr)逐渐降低,但形状固定率(Rf)逐渐升高。当nano SiO_2-g-GS质量分数为1wt%时,nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料性能最佳。     

助熔剂对陶瓷化硼酚醛复合材料热行为及微观结构的影响

以硼酚醛树脂(BPF)为基体,以纳米MgO、Al_2O_3和SiO_2(MAS)为成瓷填料,添加B_2O_3、Bi_2O_3或玻璃料等助熔剂,采用模压成型工艺制备MgO-Al_2O_3-SiO_2/硼酚醛(MAS/BPF)陶瓷化复合材料,研究助熔剂对MAS/BPF陶瓷化复合材料热稳定性、微观结构和物相转变的影响。结果表明:MAS/BPF陶瓷化复合材料在600~1000℃裂解2h后的尺寸收缩率为9%~14.5%,表现出良好的尺寸稳定性;TG热分析发现,助熔剂使MAS/BPF陶瓷化复合材料在1200℃时的残留率降低,但在900~1200℃的热稳定性提高。XRD和SEM分析结果显示,助熔剂能够显著降低陶瓷化反应温度。和B_2O_3、Bi_2O_3相比,玻璃料更有助于形成大量的液相,促进陶瓷化组分与裂解残余碳之间的反应,从而提高MAS/BPF陶瓷化复合材料在高温下的致密性和外形完整性。     

Synthesis and characterization of nanoporous SiO<Subscript>2</Subscript>/pHEMA biocomposites

Porous SiO(2)/pHEMA biocomposites were synthesized in situ by incorporating silica nanoparticles with a hydroxyethyl methacrylate (HEMA) monomer, following a UV-induced photopolymerization. The nanostructure of the composites was characterized and the resulting physical properties were examined. The release kinetics of the model molecule-vitamin B12-and the hemocompatibility of the porous SiO(2)/pHEMA composites were investigated. Heterogeneous reaction kinetics is proposed to be the formation mechanism of the nanoporosity in the pHEMA matrix as a result of incorporating silica nanoparticles following photopolymerization. Experimental results also demonstrated that the incorporation of the silica nanoparticles into the pHEMA matrix not only enhanced the mechanical property but also maintained a good hemocompatibility of the resulting biocomposites. In addition, it was observed that the drug release profile of the composites (in the form of a membrane) can be precisely regulated from a two-stage pattern to one-stage pattern by varying the concentration of both the SiO(2) nanoparticles and HEMA monomer during synthesis. The permeability of the model drug was enhanced by two orders of magnitude from 4.22 x 10(-7 )cm(2)/h to 3.92 x 10(-5 )cm(2)/h by controlling the micro-to-nanostructure of the composites. The platelet adhesion experiment demonstrated low aggregation of the platelets on the surface of the biocomposite membranes, indicating a promising antithrombotic property.     

共混型石墨烯-nanoSiO_2/TPU复合材料的制备与性能

采用熔融共混技术制备了氧化石墨烯(GO)-nano SiO_2杂化材料填充改性的形状记忆热塑性聚氨酯(GO-nano SiO_2/TPU)复合材料,探讨了GO-nano SiO_2杂化材料对复合材料力学性能、熔融指数及形状记忆性能的影响。结果表明:GO-nano SiO_2含量对GO-nano SiO_2/TPU复合材料的力学性能有明显的影响,其含量为0.5wt%~1wt%时,GO-nano SiO_2/TPU复合材料的综合力学性能较好。熔融指数分析表明,填料的加入会降低材料的加工流动性能。形状记忆性能研究表明,加入GO-nano SiO_2杂化材料使得GO-nano SiO_2/TPU复合材料的形状固定率先降低后上升,在含量为1wt%后上升趋势更加明显;而形状回复率随填料含量的增加而呈降低趋势,并且在100℃高温这种变化趋势更加明显和稳定,回复温度越高,形状回复率越好。     

Effect of surface modification with 3-aminopropyltriethyloxy silane on mechanical and crystallization performances of ZnO/poly(butylenesuccinate) composites

The surface modifications of tetrapod-shaped ZnO whisker (T-ZnO) and nano-ZnO (N-ZnO) were treated with 3-aminopropyltriethyloxy silane (APS), which were further utilized to reinforce poly(butylene succinate) (PBS) by melt extrusion. This work explored the interface compatibilities between the PBS matrix and the two types of ZnO fillers (T-ZnO and N-ZnO), and discussed the effect of the ZnO fillers on the mechanical and the crystallization performances of the ZnO/PBS composites. FT-IR and XPS analyses confirm the existence of APS on the surfaces of the modified ZnO fillers. The SEM images suggest that the surface modifications of two ZnO fillers by APS can enhance the interface adhesion between the ZnO fillers and the PBS matrix. The mechanical properties of the composites increase to different degree, and the dispersity of N-ZnO in PBS matrix is improved, thus N-ZnO has better reinforcing effect on the PBS matrix. However, T-ZnO does not show the reinforcing effect as expected. The crystallization kinetics of the ZnO/PBS composites shows that N-ZnO with better nucleation than that of T-ZnO and the surface modifications of T-ZnO and N-ZnO by APS can accelerate the crystallization rates of the two types of ZnO/PBS composites.     

三种形貌纳米SiO_2的调控合成及其原位增强亲水性聚氨酯注浆复合材料

以硅酸钠为硅源,通过对硅酸钠水解形成纳米SiO_2(nano SiO_2)的过程进行调控,得到含无定形nano SiO_2(nano A-SiO_2)、球状nano SiO_2(nano S-SiO_2)和层状六角形nano SiO_2(nano LH-SiO_2)的水溶胶。以异氰酸酯和高亲水性聚醚多元醇为原料,合成亲水性聚氨酯(HPU)预聚体,并实现其与硅溶胶的原位反应,制备nano SiO_2/HPU注浆复合材料。通过ATR-FTIR、TEM、SEM及力学性能测试,对nano SiO_2/HPU的结构和性能进行表征与测试。结果表明,成功实现了聚乙二醇(PEG)对硅酸钠水解生成nano SiO_2过程的调控,并且不同形态结构的nano SiO_2粒子对nano SiO_2/HPU注浆复合材料的力学性能影响不同。其中,nano S-SiO_2/HPU具有更高的压缩强度,nano LH-SiO_2/HPU具有更强的韧性。     

废印刷电路板非金属粉负载二氧化硅杂化填料的制备及其在不饱和聚酯中的应用

为增强废印刷电路板非金属粉(WPCBP)与聚合物基体之间的界面结合作用,采用溶胶-凝胶法在WPCBP表面原位负载了一层纳米二氧化硅粒子(SiO2),制备了一种新型的WPCBP-SiO2杂化填料.SEM、TGA和FTIR证明SiO2通过化学键成功负载到了杂化填料的表面.采用含双键的界面改性剂对杂化填料进行改性后,应用于不饱和聚酯树脂基体,探讨了未改性杂化填料及表面改性杂化填料对不饱和聚酯复合材料的力学性能、界面结合作用和热稳定性能的影响.结果表明,新型的杂化填料WPCBP-SiO2能够与不饱和聚酯基体形成强的界面结合作用,显著提高不饱和聚酯复合材料的力学性能和热稳定性能,且表面改性后复合材料的各项性能得到进一步提高.     

蒙脱土-SiO2/低密度聚乙烯复合材料结晶行为及电树枝化特性

为了进一步改善低密度聚乙烯（LDPE）的耐电树枝化性能,以有机化蒙脱土（MMT）和表面改性的SiO₂为纳米填料,采用熔融共混法制备了MMT-SiO₂/LDPE多元复合材料。利用FTIR表征了纳米填料与LDPE基体间分子链相互作用。研究了纳米MMT和SiO₂对LDPE结晶行为、结晶形态及耐电树枝化性能的影响。结果表明：纳米MMT和SiO₂均通过改性剂长链与LDPE基体分子链以物理纠缠的形式混合在LDPE中。纳米SiO₂异相成核形成小的晶体结构,与分散在无定形区的纳米MMT均对电树枝的发展具有阻挡作用,二者相互协同使MMT-SiO₂/LDPE多元复合物材料中电树枝的发展路径更加曲折,因此MMT-SiO₂/LDPE多元复合物材料耐电树枝性能优于MMT/LDPE和SiO₂/LDPE复合材料。