环氧树脂复合材料的耐热氧老化改性

针对环氧树脂复合材料抗热氧老化性能差、表面易发白等缺点,以碳纳米管、石墨烯和二硫化钼为改性填料,研究了3种填料及其复配体系对环氧树脂复合材料抗热氧老化性能的影响。电阻测试结果表明,二维纳米材料可一定程度上延缓热氧条件下环氧树脂老化过程中的电阻上升趋势,其中石墨烯效果最为明显;同时样品的老化宏观表现和扫描电镜微观图像都表明,石墨烯这类片层状纳米填料的引入对于延缓老化具有正面效果,可以明显改善环氧树脂复合材料在老化过程中的表面发白现象。     

有机硅导热复合材料的制备及其性能

采用3,4-二氟苯基双环己基乙烯(ECFB)液晶对碳纳米管进行改性,将改性后的碳纳米管(MWCNTs)作为填料制备有机硅复合材料。利用液晶的取向性,在复合材料固化成型过程中施加电场力,诱使碳纳米管取向。采用FTIR、POM、TEM、导热系数测试等手段对改性碳纳米管及复合材料的形貌、结构、性能进行表征。结果表明,ECFB液晶可以改善碳纳米管在有机硅复合材料中的分散性。导热系数测试表明,当复合材料中碳纳米管的质量分数为11%时,施加电场后的ECFB-MWCNTs/有机硅复合材料导热系数达到1.5112 W/(m·K),是施加电场后的MWCNTs/有机硅复合材料的4倍多,是纯有机硅橡胶的近10倍。     

纳米碳管改善氧化铝填充硅橡胶复合材料的导热与机械性能(英文)

纳米碳管由于其优异的特性可以用于改善复合材料的导热和机械性能。本文通过传统的机械混合工艺,采用氧化铝粉体和少量纳米碳管填充甲基乙烯基硅橡胶,研究了氧化铝粉体的质量分数、表面改性和纳米碳管的添加对复合材料热导率、杨氏模量和硬度的影响。结果表明:氧化铝粉体的质量分数越高,复合材料的热导率越高;当氧化铝粉体的质量分数固定时,对其表面改性和添加纳米碳管能够明显提高复合材料的热导率、杨氏模量和硬度,发现改性氧化铝和纳米碳管并用可以协同增强填料与橡胶间的界面作用,促进橡胶基底中更好的导热通道和网络结构的形成,从而改善复合材料的导热和机械性能。     

不同填料复配对尼龙6/石墨烯复合材料导热性能的影响

高分子材料的绝热特性极大地限制了其作为导热材料在工业中的应用。选用多层石墨烯作为导热填料,并分别与导热填料氧化铝(Al_2O_3)和碳化硅(SiC)复配,探究导热填料的复配对尼龙6(PA6)复合材料导热性能的影响。加入质量分数为3%石墨烯时,PA6复合材料的热导率为0.548W·m^-1·K^-1,相比PA6基体提高161%。通过调节石墨烯与Al_2O_3和SiC复配的比例以及复合填料量,PA6复合材料的热导率可控在0.653~4.307W·m^-1·K^-1之间,最高是PA6基体的20倍。为拓展石墨烯在导热材料方面的应用及PA6导热材料在工业上应用提供了有价值的实验依据。     

基于改性碳纳米管的有机硅导热复合材料的制备及其性能

通过3,4-二氟苯基双环己基乙烯(ECFB)液晶对碳纳米管(MWCNTs)进行功能化改性，并将ECFB-MWCNTs作为有机硅树脂的填料制备得到有机硅纳米复合材料。采用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、差示扫描量热仪(DSC)、X-射线衍射仪(XRD)等多种表征方法，完整揭示了ECFB与MWCNTs之间的非共价键作用，采用扫描电子显微镜(SEM)、导热系数仪等对样品进行性能表征。结果表明ECFB液晶有利于改善MWCNTs在有机硅复合材料中的分散性，提高与有机硅基体之间的界面作用，进而有效提高有机硅纳米复合材料的导热性能。当碳纳米管质量分数为11%时，ECFB-MWCNTs/有机硅复合材料的导热系数为0.8101 W/(m·K),是纯有机硅橡胶的5.3倍，是相同比例的MWCNTs/有机硅材料的2.3倍，这也说明通过液晶对碳纳米管进行修饰改性在纳米复合导热材料中具有广阔的应用前景。     

h-BN/SiCw/聚砜导热绝缘复合材料的协同导热效应

以聚砜为基体,具有二维结构的六方片状氮化硼和一维结构的碳化硅晶须二元复配填料为导热填料,使用双辊开炼机在高温熔融共混,模压成型制得导热绝缘复合材料。用扫描电子显微镜、导热分析仪、超高电阻微电流测量仪对复合材料的断面微观形貌、导热性能、电绝缘性能进行了表征。结果表明,不同形状的导热填料均匀分散在聚合物基体中,相互搭接形成导热网络,合适配比的二元复配填料对复合材料热导率的提高具有协同效应。随着二元复配填料用量的增加,复合材料热导率升高,表面电阻率和体积电阻率却有所下降。当h-BN与SiCw质量比为8/2,复配填料质量分数为50%时,h-BN/SiCw/聚砜复合材料的热导率达到2.728 W/(m·K),表面电阻率和体积电阻率为5.21×1013Ω和7.86×1013Ω·cm。     

细菌纤维素/氧化铝/二氧化硅改性石墨烯复合导热膜的结构与性能

采用真空辅助抽滤方法制备了细菌纤维素(BC)/球形氧化铝粒子/改性石墨烯纳米片(SiO_2@GNPs)薄膜热界面材料,研究了球形氧化铝粒子粒径对热界面材料形态结构和导热性能的影响。结果表明,球形粒子与二维片状导热粒子复配时,可有效构筑面外方向导热通路。调节氧化铝粒子和改性石墨烯纳米片的直径比可有效调整改性石墨烯纳米片在复合薄膜中在面外方向的取向程度,从而提高复合材料的面外导热系数。随着球形氧化铝的直径从2μm增加到60μm,导热薄膜的面外导热系数从0.5 W/(m·K)提高到4.2 W/(m·K),导热系数提高了7.4倍。     

聚合物基石墨烯纳米复合材料的研究进展

综述了聚合物基石墨烯及改性石墨烯纳米复合材料的研究进展.添加少量的石墨烯就可以显著提聚合物材料的各方面性能,因此,近年来石墨烯得到了学术界和工业界的高度关注,石墨烯、氧化石墨烯的改性,以及聚合物基石墨烯纳米复合材料被广泛研究.通过广泛的文献阅读对聚合物基石墨烯纳米复合材料的结构、制备方法以及性能进行了深入探讨.     

外加直流电场制备导热硅橡胶

运用氢氧化铝和氧化铝颗粒偶极距对电场响应的性质,分别以氢氧化铝和氧化铝填料制备了复合导热硅橡胶。通过建立单元体导热模型并运用有限元分析法研究了填料含量对复合导热材料有效导热率的影响规律。实验结果表明:外加直流电场下制备的氢氧化铝和氧化铝为填料的复合导热硅橡胶的有效导热率分别平均提高了约30%和11%,填料体积分数增至40%~50%时电场效应逐渐消失。这说明各形状、密度等不同的各向同性填料在电场作用下沿电场方向形成链状结构,复合材料沿电场方向的有效导热率可以得到一定程度提高。     

电子束辐射交联硅橡胶的力学性能及导热性能

采用导热无机填料氧化铝对甲基乙烯基硅橡胶进行改性,并采用电子束辐射交联硅橡胶,对辐射交联硅橡胶的力学性能及导热性能进行了研究。结果表明,随着辐射剂量的增加,硅橡胶的交联密度增大,拉伸断裂强度逐渐增加,当辐射剂量为30kGy时,强度出现极大值;断裂伸长率则随着辐射剂量的增加而逐渐下降。随着白炭黑含量的增加,硅橡胶的拉伸断裂强度及断裂伸长率均逐渐增加。导热无机填料氧化铝的加入能够有效地提高硅橡胶的导热率。随着氧化铝含量的增加,硅橡胶的导热系数逐渐增大,共混体系的拉伸断裂强度和断裂伸长率下降,硬度增加。     

导电炭黑填充硅橡胶的电阻温度系数

以炭黑(CB3100)为导电相,硅橡胶为基质制备导电复合材料。研究导电橡胶中炭黑质量分数对电阻温度系数的影响,并用填料对电阻温度系数的影响。以隧道效应理论为基础,给出了导电炭黑填充橡胶的电阻温度系数计算模型,结合实验得到温度对导电炭黑/硅橡胶电阻温度系数的影响主要体现在对其电阻率的影响;基体的体积热膨胀提高复合材料的电阻率,提高了正电阻温度系数;炭黑粒子间的隧道效应降低复合材料的电阻率,增强了负电阻温度系数;在炭黑/硅橡胶中加入少量碳纳米管,利用碳纳米管和炭黑的协同补强效应,使复合材料的导电性和稳定性提高。     

Facile preparation of graphene nanoribbon filled silicone rubber nanocomposite with improved thermal and mechanical properties

In the present study, graphene nanoribbon was prepared through unzipping the multi walled carbon nanotubes, and its reinforcing effect as a filler to the silicone rubber was further investigated. The results showed that carbon nanotubes could be unzipped to graphene nanoribbon using strong oxidants like potassium permanganate and sulfuric acid. The prepared graphene nanoribbon could homogeneously disperse within silicone rubber matrix using a simple solution mixing approach. It was also found from the thermogravimetric analysis curves that the thermal stability of the graphene nanoribbon filled silicone rubber nanocomposites improved compared to the pristine silicone rubber. Besides, with the incorporation of the nanofiller, the mechanical properties of the resulting nanocomposites were significantly enhanced, in which both the tensile stress and Young’s modulus increased by 67% and 93% respectively when the mass content of the graphene nanoribbon was 2.0 wt%. Thus it could be expected that graphene nanoribbon had large potentials to be applied as the reinforcing filler to fabricate polymers with increased the thermal and mechanical properties.     

A novel assembled carbon black/carbon nanotubes (CB/MWCNT) nano-structured composite for pressure-sensitive conductive silicon rubber (SR)

In this paper, a novel “grape string” carbon black/multi-wall carbon nanotubes (CB/MWCNT) structure was obtained by electro-static assembly method to enhance the resistance stability of the carbon material filled silicone rubber (SR). Carbon black (CB) and multi-wall carbon nanotubes (MWCNT) were surface modified by sulfonic dodecyl benzene sodium and cetyltrimethylammonium bromide to provide negatively charge and positively charge, respectively. Electric conductive sheet of CB/MWCNT/SR composite was obtained by mixing and vulcanizing. The assembly effect and dispersion state of the composites were analyzed by transmission electron microscopy and scanning electron microscopy. The electrical conductivity and dynamic pressure-resistance characteristic of CB/MWCNT/SR with different doping ratio and dosage were tested. The results show that the proper weight ratio 3:2 of CB:MWCNT for electrostatic assembly can cause the stable “grape string” nano-structure. The conductivity and pressure-resistance characteristic are superior when the volume fraction of “grape string” nano-composites reaches 22%, which will provided with less filler fraction and better stress sensitivity, compared with single component carbon black filler.     

复合型散热硅橡胶研究

研究了氧化铝和氮化硼粒子用量对硅橡胶热膨胀系数、热稳定性及热导率的影响.发现加入两种填料均显著降低了橡胶热膨胀系数,提高了热稳定性及热导率;试验测试热导率和理论计算值差距较大,用Agari模型分析了两种填料对硅橡胶热导率差异影响的原因.按照一定比例混合这两种填料所得混合填料填充硅橡胶可获得最大热导率及较佳性能.所制备的复合硅橡胶具有很好的物理性能,是作为散热使用的弹性导热垫片的理想材料.     

纳米氧化锌对液体硅橡胶导热性能的改进研究

以直接沉淀法合成了纳米氧化锌(ZnO),使用硅烷偶联剂对其进行表面改性,并制备了纳米ZnO与液体硅橡胶的复合材料,对改性前后纳米ZnO的结构进行了表征,并对复合材料的相关性能进行了研究。结果表明:通过接枝反应,硅烷偶联剂可以接枝到纳米ZnO表面,改性前后ZnO的晶型不发生变化;在较低添加量的情况下,纳米ZnO可以在一定程度上提高液体硅橡胶的力学性能,当添加量为2%时,改性前后纳米ZnO制备的液体硅橡胶复合材料的导热系数可以从0.189W/m.K分别提高到0.506W/m.K和0.61W/m.K。     

碳纤维/硅橡胶导电复合材料的温度响应

通过升温-降温循环及升温-恒温两种方式研究了碳纤维/硅橡胶导电复合材料试样的温度响应,通过碳纤维导电复合材料的导电机理对测试结果进行了分析。该导电复合材料具有正温度系数,并具有温度弛豫现象。橡胶材料与碳纤维材料热膨胀系数的不同是造成其电阻温度响应的主要原因;而温度变化对电子能量的影响也是造成材料温度响应的原因之一。     

低压缩永久变形导电炭黑/硅橡胶复合材料的制备与性能

为获得一种低压缩、永久变形及高回弹的导电屏蔽硅橡胶密封材料,以经偶联剂表面处理的炭黑作补强剂及导电填料,乙烯基硅橡胶生胶作基料,制备出一种导电炭黑/硅橡胶复合材料。研究了不同炭黑含量的导电炭黑/硅橡胶复合材料的力学性能、弹性、分散性以及电性能,采用SEM观察了炭黑在硅橡胶基体中的分布形貌,分析了导电炭黑/硅橡胶复合材料的导电机制及屏蔽机制。结果表明:随着炭黑含量的增加,导电炭黑/硅橡胶复合材料的Shore A硬度由31增至70;拉伸强度先由3.31 MPa增至5.28 MPa,而后趋于稳定;拉断伸长率先由198%增至297%,然后再减小至210%;恒定压缩永久变形量先减小后增大,瞬间回弹率逐渐减小;由于"炭黑簇"的形成及导电通路的完善,导电炭黑/硅橡胶复合材料的导电性能及屏蔽效能增强。     

混杂填料填充导热硅橡胶性能研究

以甲基乙烯基硅橡胶为基胶,选用不同粒径氮化硅粒子和碳化硅晶须为填料制备了导热硅橡胶.研究表明:大小粒子以最佳比例进行混合填充时橡胶可获较高热导率,并采用Hasselman模型和等效粒径概念来研究混合粒子体系的热导率;将碳化硅晶须和氮化硅粒子并用,在较低用量下体系呈现较高热导率.此外,随混合填料用量增加橡胶热膨胀系数降低,热稳定性提高.     

三维网状石墨烯/环氧树脂热界面复合材料的制备和热性能

三维网状石墨烯/环氧树脂热界面复合材料由于具有良好的热导性能和力学性能,而被广泛应用于微电子器件领域。但是通过化学剥离-还原法制备石墨烯,在填加石墨烯质量分数相同的条件下,石墨烯/环氧树脂热界面复合材料的热导率差别仍然很大。研究发现这主要是由于石墨烯表面官能团含量不同所导致的,因此很难建立统一的标准评估石墨烯作为导热填料的作用效果。为了避免表面官能团对石墨烯/环氧树脂复合物热导率的影响,本研究小组采用化学气相沉积法制备的三维网状石墨烯作为导热填料,对环氧树脂进行修饰,制备了一系列石墨烯/环氧树脂材料。通过研究三维网状石墨烯含量对石墨烯/环氧树脂材料热导率、力学性能及热导率在高温条件下稳定性的影响,有助于完善石墨烯修饰的环氧树脂热界面复合材料的研究,并建立石墨烯作为导热填料的评价体系。     

氮化铝/氮化硼/碳纳米管/硅橡胶复合材料的力致填料取向对导热性能的影响

随着科学技术的发展,电子元器件发热量大幅度增加,因此开发兼具高导热和高绝缘性能材料日益迫切。以甲基乙烯基硅橡胶（SR）为基体,碳纳米管（CNTs）、六方氮化硼（BN）以及氮化铝（AlN）为导热填料,通过机械共混法制备导热复合材料。研究3种导热填料复配对复合材料的导热性能、绝缘性能和力学性能的影响,研究填料取向对复合材料导热性能的影响,研究材料表面温升与加热时间的关系。采用Agari模型预测复合材料的理论热导率。通过热红成像、扫描电子显微镜、X射线衍射分析、热重分析等对复合材料进行表征。结果表明：随着复配导热填料中AlN用量的减少,BN和CNT_S用量的增加,复合材料的热导率逐渐升高;当AlN为80 phr,BN为68 phr,CNTs为2 phr时,复合材料的垂直热导率为1.857 W·m^-1·K^-1,平行热导率为2.853 W·m^-1·K^-1,体积电阻率为2.18×10¹² Ω·cm,拉伸强度达4.3 MPa,复合材料的综合性能较好。