石墨烯基聚氨酯复合膜的电及热性能研究

以热塑性聚氨酯为基材,商业石墨烯为导电填料,采用共混法制备柔性复合膜。系统地研究了复合膜的电性能、热性能及红外光热响应和电热响应性能。实验结果表明,复合膜电性能和热性能与热塑性聚氨酯初始质量分数、石墨烯质量分数等密切相关。当TPU初始质量分数为20%且复合膜中石墨烯质量分数为5%时,复合膜的电阻率约为2. 7×10-3Ω·cm,导热系数为0. 298 W/(m·K)。随着复合膜中石墨烯含量增加,复合膜的导电性逐渐增加,但导热系数先增加而后下降。复合膜具有较强的红外光热响应特性,含有石墨烯0. 3%的复合膜在红外光热处理60 s后,膜温升至123. 4℃,明显高于纯聚氨酯膜温度的75. 6℃,但是膜温的变化与石墨烯含量间关系不大。TPU初始质量分数为20%且石墨烯含量分别为3%、4%、5%的复合膜,在0. 3 A电流作用下,50 s内薄膜温度分别可达114、90、68℃,说明复合膜具有较快的电热响应特性。     

两种线性自修复聚氨酯合成及修复性能

基于Diels-Alder反应分别利用甲苯二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯与聚丙二醇、糠胺、双马来酰亚胺制备了两种不同硬段类型的线性自修复聚氨酯T–PUR–DA与I–PUR–DA。通过热重分析、差示扫描量热分析、凝胶–溶液–凝胶测试、拉伸测试、偏光显微镜观察等系统研究了T–PUR–DA与I–PUR–DA的热稳定性能、热可逆性能和自修复行为。结果表明,T–PUR–DA和I–PUR–DA组分浓度均在40～150℃范围内不发生变化,两种合成材料的软段玻璃化转变温度均低于室温,有利于分子链中动态热可逆共价键DA键的反应。I–PUR–DA的热处理循环能力(4次)优于T–PUR–DA的热处理循环能力(2次)。当呋喃基团与马来酰亚胺基团比值(F/M)增大时,T–PUR–DA和I–PUR–DA的强度和硬度呈下降趋势,其中F/M为1/1时自修复效率最佳。在80℃热处理6 h后自修复效率分别达到62%和71%,此外,两种聚氨酯均可在100℃恒温100 min完成材料自我修复。     

氧化石墨烯/聚偏氟乙烯复合膜研究

采用Hummers法合成氧化石墨,通过超声分散法获得氧化石墨烯,并使用溶剂蒸发法制备了氧化石墨烯/聚偏氟乙烯复合膜。采用透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR)以及X射线衍射(XRD)对氧化石墨烯的形貌和结构进行分析,对复合膜进行扫描电子显微镜(SEM)、机械性能以及导热系数的分析测定。结果表明,本实验中制备的氧化石墨烯含有大量的含氧基团;氧化石墨烯能够均匀的分散在复合膜中,并且会增加复合膜的机械性能和导热性能。复合膜的导热系数随w(氧化石墨烯)的增加而呈现先增大后减小的趋势,当w(氧化石墨烯)为0.4%时,导热系数达到最大值。     

磺化聚苯并咪唑/膦酸改性氧化石墨烯质子交换复合膜的制备及性能

通过胺基膦酸化法改性氧化石墨烯（GO）合成接枝有膦酸基团和磺酸基团的膦酸改性氧化石墨烯（MGO）,热重分析表明MGO具有良好的热稳定性。通过原位聚合法将MGO掺杂到磺化聚苯并咪唑（SPBI）中,成功制备了SPBI/MGO质子交换复合膜。SEM表明膜表面致密,MGO的加入使断面出现片状结构。SPBI/MGO-1%复合膜的酸掺杂率最高达到248.8%,MGO的掺杂提高了复合膜的热稳定性。复合膜的干膜拉伸强度相对于Nafion117膜（26.65MPa）提高了36%,SPBI/MGO-1%的湿膜的拉伸强度达到69.46MPa,相较于SPBI膜提高了41.2%,复合膜具有较高的力学性能。SPBI/MGO复合膜的质子电导率随着MGO含量增加而逐渐增加,SPBI/MGO-1%复合膜在10%RH和160℃条件下质子电导率达到0.193S/cm,在高温低湿的质子交换膜燃料电池中有较高的应用前景。     

含DA键的自修复交联型聚氨酯弹性体的制备与再加工

通过预聚法,制备了具有自修复性且可重新加工成型的新型交联聚氨酯(CPU-DA),利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR),差示扫描量热仪(DSC),热台显微镜,电子万能材料试验机等对聚氨酯中的DA键的热可逆性能和该聚氨酯的热性能进行了研究。研究表明:CPU-DA具有快速自修复性和多次再加工性。在110℃下热处理10 min后,裂缝愈合且修复效率达81.6%;碾碎加热压铸再加工三次后拉伸强度不仅没有下降,反而提高了65%以上,由原样的8.56MPa增加到14.14 MPa。     

石墨烯对铁基金属结合剂金刚石磨具性能的影响

本文通过调整Fe-Co-Cu-Sn中石墨烯的含量来探究石墨烯对铁基金属结合剂金刚石磨具性能的影响。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、万能力学试验机等测试了铁基金属结合剂金刚石磨具的显微结构、物相结构、力学性能和物理性能。结果表明：结合剂中石墨烯的含量仅对晶相含量有影响；当石墨烯含量为0.4%(质量分数)时，磨具的抗弯强度最高，为256.0 MPa,较无石墨烯磨具提高了17.4%;随着石墨烯含量增加，石墨烯由片状均匀分布转变为逐渐团聚，断口组织由脆性断裂转变为韧性断裂，磨具的热膨胀系数逐渐降低，导热系数逐渐提高；磨具的磨耗比呈先增加后减少的趋势，当石墨烯含量为0.4%时，磨耗比最高，为199.8,较不添加石墨烯的磨具提高了约21%。     

石墨烯/PEDOT NWs复合薄膜的制备及热电性能研究

采用软模板法,在水相胶束中合成石墨烯/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)纳米线(PEDOT NWs)复合材料,通过真空抽滤自组装法制备了石墨烯/PEDOT NWs柔性复合薄膜。经过一系列表征和测试表明,石墨烯的加入明显提高了石墨烯/PEDOT NWs复合膜的热电性能,当石墨烯的含量为10%时热电性能达到最佳,其功率因数为12.90μW/mK~2,比纯PEDOT NWs的提高了291%。     

聚丙烯纤维在聚3-羟基丁酸酯与木质素对甲酚复合膜中的改性作用研究

研究了聚3-羟基丁酸酯/聚丙烯纤维(PHB/PP)复合膜和PHB/PP/木质素对甲酚复合膜的力学和热力学性能的影响,分别探讨了PP纤维和木质素对甲酚的添加量对复合膜性能的影响。结果表明,PP纤维含量为8 %且木质素对甲酚含量为3 %时,PHB/PP/木质素对甲酚复合膜的综合性能最佳,适量的PP纤维改善了PHB的拉伸强度,并且木质素对甲酚一定程度上改善了复合膜的热降解性能。     

信息动态

一种自修复透明聚氨酯复合材料金陵科技学院日前公开了一种具有荧光性、热可逆的自修复透明聚氨酯复合材料的制备方法,包括以下步骤:(1)采用糠胺(FAm)和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)通过一步法合成预聚体(MPF),采用亲双烯体进行反应,通过吸电子作用发生Diels-Alder(DA)反应得到热可逆的自修复透明聚氨酯(PU-DA);(2)通过物理结合方式在薄膜流延成型前加入氨基修饰的石墨烯量子点(NH2-GQDs),制备出具有荧光性的、热可逆的自修复透明聚氨酯/石墨烯复合薄膜(NH2-GQDs/PU-DA)。     

添加剂改性玉米醇溶蛋白复合膜的制备与表征

采用流延法制备高含量玉米醇溶蛋白（Zein）的Zein/壳聚糖（CS）复合膜，通过复合添加剂〔m(甘油)：m(聚乙二醇400)=1:1〕对Zein/CS复合膜共混改性，研究复合添加剂添加量（以总溶液质量计，分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%）对薄膜的力学、光学和热学性能等的影响，并通过SEM、FTIR对薄膜形貌和结构变化进行表征。结果表明，复合添加剂通过削弱Zein和CS之间的分子间作用力，达到增塑效果，薄膜综合机械性能有所改善，随着复合添加剂添加量的升高，薄膜断裂伸长率逐渐增强，拉伸强度呈下降再上升的趋势；水蒸气透过率逐渐增加，水接触角逐渐减小，薄膜亲水性随之增强。与不含复合添加剂的薄膜（ZC-0）相比，当复合添加剂添加量为1.5%时，复合膜（ZC-1.5）的抗拉强度降低了27.40%，断裂伸长率增长了39.87%，水蒸气透过率上升了29.10%。通过SEM和DSC观察，添加复合添加剂改性后，改善了Zein和CS之间的相容性，制备的薄膜表面更加平整光滑。综合性能可得，制备高含量Zein的Zein/CS复合膜，复合添加剂浓度为1.5%时，薄膜性能最优。并在含有1.5%复合添加剂的Zein/CS薄膜中添加了一定量的姜黄素，据测定其能够有效提高薄膜的抗氧化性能至55.18%。     

羟基磷灰石/壳聚糖/氧化石墨烯三相复合膜合成与研究前景

目前,基于羟基磷灰石的二相复合膜在骨修复生物材料的研究中已经取得了很大进展,其中羟基磷灰石/壳聚糖复合膜被广泛合成和应用,但仍存在力学性能不足的问题,因而限制了其在临床上的大量应用。氧化石墨烯作为新兴的材料,具备独特的层状结构并有着良好的力学性能。为了提高复合膜的强度,我们利用氧化石墨烯对羟基磷灰石/壳聚糖复合膜进行改性以进一步改善羟基磷灰石/壳聚糖复合膜的力学性能。本综述概括了羟基磷灰石/壳聚糖/氧化石墨烯复合膜的研究现状,对其特点、制备、性能进行了探究,并对基于羟基磷灰石的多相复合材料研究前景予以展望。     

石墨烯量子点/聚酰亚胺复合薄膜的制备及性能研究

通过原位反应法制备了一种石墨烯量子点/聚酰亚胺(GQDS/PI)复合膜。通过红外光谱、X射线衍射、拉伸测试、热重分析、扫描电镜等考察了石墨烯量子点的添加量对复合材料的结晶性、热稳定性、力学强度、形貌等的影响。结果表明,石墨烯量子点的加入对复合膜的结晶性影响不大,0. 7%的GQDS/PI的拉伸强度达到100 MPa,复合膜的热稳定性也有很大提高。     

燃料电池用纳米改性聚苯并咪唑阴离子交换膜的制备

以环氧氯丙烷和1–甲基咪唑为原料制备新型离子液体(IL),以IL为原料对氧化石墨烯(GO)进行表面修饰制备离子液体功能化氧化石墨烯(IL–GO),以IL–GO为添加剂制备基于含氟聚苯并咪唑(FPBI)复合膜。研究了IL–GO的含量对复合膜的热稳定性、力学强度、离子电导率、离子交换容量(IEC)、吸水率、溶胀度和耐碱性等性能的影响。研究结果表明,复合膜的IEC、离子电导率和拉伸性能都随着IL–GO含量的增加而增大,当IL–GO含量为30%时其拉伸应力和拉伸弹性模量分别达到77.5 MPa和1.95 GPa,在80℃下,其最大离子电导率可达72.3 m S/cm,然而复合膜的热稳定性并没随着IL–GO含量的增加而改变。FPBI/IL–GO复合膜具有良好的稳定性,该系列阴离子交换膜有望在碱性阴离子交换膜燃料电池中得到应用。     

紫外光固化腰果酚/ZnO复合膜的性能研究

将紫外光固化技术与溶胶-凝胶法相结合,制备了紫外光固化腰果酚/ZnO复合涂料;研究了ZnO在复合膜中的分散状态,以及ZnO含量对复合膜的热稳定性、抗紫外线性能、常规物理机械性能、抗溶剂性和耐化学介质性能的影响。结果表明,当ZnO含量不超过3%时,其以纳米尺寸均匀分布于复合膜中;随着ZnO纳米粒子含量的增加,复合膜的热稳定性、抗紫外线性能、抗溶剂性、硬度和抗冲击强度逐渐增大,光泽度、附着力、柔韧性和耐化学介质性能受ZnO含量的影响不大。     

氧化石墨烯-聚氯乙烯层状复合材料的隔声性能研究

向极性聚氯乙烯(PVC)基体中引入改性氧化石墨烯(GO),通过溶液法采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)改善了GO在基体中的分散性,利用材料结构对声波的吸收和反射,制备了氧化石墨烯/聚氯乙烯层状复合材料。研究了GO的含量及层状结构对聚氯乙烯基复合材料隔声性能的影响。结果表明,改性的氧化石墨烯增加了体系的模量和动态力学性能,层状结构具有多种声学性能,能有效提升体系的隔声性能。当GO质量分数为1.5%时,GO/PVC复合材料在2 000 Hz处隔声量可达51.52 dB,在1 000～6 300 Hz范围内平均隔声量为39.33 dB,而GO/PVC层状复合材料在1 120 Hz处隔声量可达56.55 dB,在1 000～6 300 Hz范围内平均隔声量为45.15 dB。     

硅/石墨烯基自支撑薄膜的制备及电化学性能

采用简单的超声、抽滤和水合肼化学还原相结合的方法制备硅/石墨烯基自支撑薄膜,系统研究了硅含量对硅/石墨烯复合材料电化学性能的影响。结果表明：通过在石墨烯水凝胶的片层之间插入纳米硅颗粒,可以有效地控制硅体积变化,增加该复合膜的机械强度并提高其导电性。提高硅/石墨烯复合材料中硅含量的比例可以提升其可逆比容量和首次库仑效率,当硅质量分数为53%时,复合膜在0.1C倍率下的可逆比容量及首次库仑效率分别达到945.6mA·h/g和64.8%（纯硅的229倍和9倍）;继续提高硅含量的比例,可以提升其循环寿命（循环50次容量保持率60.9%、质量分数为67%的Si）,但材料比容量有所下降,说明石墨烯在稳定硅基复合材料电化学性能方面发挥着非常重要作用。     

烷基化氧化石墨烯/正十八烷微胶囊的制备及性能表征

采用原位聚合法合成了以氧化石墨烯/正十八烷为芯材、三聚氰胺-尿素-甲醛(MUF)树脂为壁材的相变微胶囊。系统研究了氧化石墨烯质量分数对微胶囊的影响,并通过FT-IR、SEM、XRD、DSC和TGA等手段对微胶囊的形貌、结构和热性能进行了分析。结果表明,经正十八烷基异氰酸酯(OI)改性的氧化石墨烯可以在油相中稳定分散,且其热稳定性明显提高。微胶囊呈现规整的球形,粒径约在10～25μm,但当氧化石墨烯加入过量时出现团聚和粘连现象。微胶囊的熔融和结晶过程随着氧化石墨烯的加入而提前,但包覆率和热焓随着氧化石墨烯的增加而减少。氧化石墨质量分数为0.4%时,与纯相变微胶囊相比,导热系数增加了33.7%,说明氧化石墨烯的加入能提高微胶囊的导热性能,加快其热量的输出,提升微胶囊的应用性能。     

氮掺杂石墨烯量子点/细菌纤维素复合膜的制备及应用

以一水合柠檬酸和尿素为前驱体,采用一步水热法制备出具有良好水溶性和荧光性能的氮掺杂石墨烯量子点(N-GQDs)。以细菌纤维素(BC)为基体,采用原位浸渍的方法制备出了N-GQDs/BC复合膜。通过紫外-可见光谱仪、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、荧光光谱仪、透射电子显微镜对N-GQDs的结构和性能进行了表征,开发出一种绿色简单的荧光生物传感器并用于多巴胺(DA)的敏感检测。结果表明:N-GQDs/BC复合膜的荧光强度能有效地被DA猝灭,且DA浓度在0~100μmol/L的范围内呈现出很好的线性关系,检测限为3.3×10~(-8)mol/L;通过分析淬灭机制证明了荧光猝灭是由于电子转移导致的。     

生物质石墨烯改性海藻纤维的制备与性能分析

采用湿法纺丝技术将生物质石墨烯浆料与海藻酸钠溶液进行共混纺丝,制备生物质石墨烯改性海藻纤维,并对其力学性能、吸湿性能、阻燃性能、抗菌性能、远红外性能进行测试。结果表明,随着生物质石墨烯含量的增加,纤维力学强度先增高后下降,当生物质石墨烯加入量为0.5%时,纤维强度可达1.72cN/dtex。纤维回潮率和极限氧指数(LOI)随生物质石墨烯含量提高而增大,当生物质石墨烯加入量为1.5%时,回潮率为23.36%,极限氧指数为41。少量添加生物质石墨烯,纤维呈现较好的抗菌和远红外性能,且随着生物质石墨烯含量的增加,纤维抗菌和远红外性能不断提高,当生物质石墨烯加入量为1.5%时,纤维对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌及白色念珠菌的抑菌率均大于99%,远红外温升为3.3℃,远红外发射率0.9%。     

石墨烯-聚氨酯复合导电膜的制备和性能研究

以纳晶纤维素修饰的石墨烯为导电填料,以水性聚氨酯作为聚合物基体,通过溶液共混法及流延成膜方法制备石墨烯—聚氨酯复合导电膜。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、方阻仪和万能材料试验机对复合导电膜的显微结构、导电性和拉伸强度进行表征和研究。结果表明,纳晶纤维素作为分散相明显提高了石墨烯在水溶液中分散性和石墨烯与聚氨酯间相容性。石墨烯含量在3%～5%范围内,复合膜具有良好的导电性、力学性能和成膜性。当石墨烯含量为3%时,复合膜体积电阻率达到28. 6Ω·m,拉伸强度达到最大值。石墨烯-聚氨酯复合导电膜良好的导电性和力学性能使其在柔性电子领域具有良好的应用前景。