纳米纤维素/氧化石墨烯/碳纳米管复合薄膜的制备及表征

以纳米纤维素(CNF)为分散介质,氧化石墨烯(GO)为增强介质,多壁碳纳米管(MWNT)为导电介质,机械搅拌后真空抽滤制备CNF/GO/MWNT复合薄膜,研究GO/MWNT含量对复合薄膜性能的影响,采用红外、Raman光谱、扫描电镜、透射电镜对薄膜的结构和形貌进行表征,采用动态力学分析、热重分析和电导率测试研究薄膜的力学性能、热性能和电性能。结果表明,薄膜的拉伸强度随GO含量的增加先增加后减小,薄膜电导率和耐热性随MWNT用量增加而增加,当CNF/GO/MWNT质量比为20/10/70时,复合薄膜性能最佳,薄膜的电导率达到236.07 S/m,拉伸强度为25.13 MPa,180~300℃区间材料的热失重为9.45%,最大热分解速率对应温度达到322.69℃。扫描电镜、透射电镜结果表明,GO在材料内部呈现规整结构,CNF能有效分散GO/MWNT,形成均匀分散液。     

液晶聚氨酯/酚醛树脂共混复合材料的力学性能和摩擦性能

使用自行合成的联苯型液晶聚氨酯(LCPU)与热塑性酚醛树脂(PF)通过原位复合的方法制备了一系列不同LCPU含量的LCPU/PF共混复合材料。研究了不同LCPU含量对LCPU/PF原位复合材料的力学性能,玻璃化转变温度和摩擦性能的影响,采用SEM研究了不同LCPU含量对LCPU/PF复合材料的磨损面及磨损机理的影响。结果表明,LCPU的加入可以显著地改善材料的力学性能,冲击强度提高18.7%、弯曲强度提高37.1%;玻璃化转变温度提高18℃;在摩擦系数几乎不变的情况下可以明显降低材料的磨损体积。     

聚吡咯@剑麻纸浆复合材料对甲基橙的吸附性能

基于剑麻纸浆与吡咯通过原位聚合方法制备聚吡咯@剑麻纸浆(PPy@ SP)复合材料,研究了剑麻纸浆对聚吡咯的分散效果和PPy@ SP复合材料在溶液中对偶氮类有机阴离子染料甲基橙(MO)的吸附效果。采用偏光显微镜和扫描电镜观察发现,剑麻纸浆可以有效地解决聚吡咯团聚问题。PPy@ SP复合材料对MO染料的吸附依赖于溶液的pH值,pH等于5时吸附效果较好。通过对实验数据进行分析拟合,PPy@ SP对MO染料的吸附过程较好地符合伪二级动力学模型和Langmuir等温模型,298 K的最大吸附容量达到了245.98 mg/g。     

联苯型液晶聚氨酯增韧改性环氧树脂的制备与性能

合成了联苯型液晶聚氨酯(LCPU),并以其为增韧剂对环氧树脂(EP)进行增韧改性,研究了LCPU含量对LCPU/EP复合材料力学性能的影响。利用X射线衍射、动态粘弹谱仪、扫描电镜等手段对LCPU/EP复合材料的动态热力学性能及断裂面的微观形貌进行了研究。结果表明,LCPU的加入可使LCPU/EP复合材料的冲击强度提高2倍～3倍,弯曲强度增加了40%～60%,材料的玻璃化转变温度(Tg)及储能模量(E′g)也有很大程度的提高。     

剑麻纤维处理方法对SF/PF共混复合材料动态力学性能的影响

分别采用碱、硅烷偶联剂(A-1120)及阻燃剂(硼砂-HCHO-NaHSO3)对剑麻纤维进行表面处理,通过模压成型工艺制备了剑麻纤维/酚醛树脂(SF/PF)共混复合材料。采用动态力学性能测试(DMA)研究了SF表面处理方法对SF/PF共混复合材料动态力学性能、蠕变及应力松弛性能的影响,采用扫描电镜(SEM)观察了SF/PF共混复合材料冲击断面的形态。结果表明,SF经偶联剂处理后,SF/PF共混复合材料的储能模量达到6310MPa,玻璃化转变温度(Tg)达到216℃,其储能模量和Tg分别比未处理复合材料提高2倍和15℃;SF经阻燃剂处理后,SF/PF共混复合材料的蠕变和应力松弛性能得到提高,SEM观察表明,SF表面处理对提高材料的界面粘接性具有一定的作用。     

SF含量对SF/PF动态力学和摩擦性能影响

将不同含量碱处理的剑麻纤维(SF)与酚醛树脂(PF)粉末、填科等在塑炼机上熔融混炼,通过模压成型工艺制备SF/PF复合材料,研究了SF含量对SF/PF复合材料力学性能、动态力学性能、摩擦磨损性能的影响,并借助SEM观察SF/PF复合材料磨损面的微观形貌.结果表明,SF含量(质量分数,下同)为15%时,SF/PF复合材料的冲击强度、弯曲强度分别为5.58 kJ/m2和67.69MPa,玻璃化转变温度(tg)达到204℃.与未加SF复合材料的相比tg提高13℃;SF含量为10%时,SF/PF复合材料的磨损体积为4.6×10-4cm3.SEM观察表明,sF含量10%时,SF与PF间的界面粘结性良好.     

表面处理方法对剑麻纤维/酚醛树脂复合材料性能的影响

分别采用碱、硅烷偶联剂、阻燃剂对剑麻纤维(SF)进行表面处理,采用模压成型工艺制备了SF/酚醛树脂(PF)复合材料。研究了SF表面处理方法对SF/PF复合材料的摩擦磨损性能、力学性能、吸水性的影响,借助扫描电镜观察了复合材料磨损面的形貌。结果表明:SF经阻燃剂处理后,SF/PF复合材料的磨损体积为0.00053cm3,比未处理的SF/PF复合材料减少了77.2%;SF经硅烷偶联剂处理后,SF/PF复合材料的冲击强度、弯曲强度分别比未处理的SF/PF复合材料提高18.7%、15.4%,且耐水性也有一定改善。     

聚吡咯@剑麻纳米纤维素复合材料对甲基橙的吸附性能研究

采用剑麻纳米纤维素与吡咯通过原位化学氧化法制备聚吡咯(PPy)@剑麻纳米纤维素(CNF)(PPy@CNF)复合材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)对PPy@CNF进行形貌和结构表征,研究PPy@CNF在溶液中对偶氮类有机阴离子染料甲基橙(MO)的吸附效果,结果表明,在聚合时吡咯单体浓度为6.0g/L时,PPy@CNF对MO吸附容量最大,达到335.1mg/g。     

联苯型热致性液晶聚氨酯的合成与表征

采用溶液聚合法,以4,4′-二羟基联苯、5-氯-1-戊醇、甲苯-2,4-二异氰酸酯(2,4-TDI)及三种不同链长的脂肪族二元醇为原料制备了一系列的联苯型液晶聚氨酯(LCPU)。采用红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热(DSC)、偏光显微镜(POM)和X射线衍射(WAXD)等手段对聚合物进行表征。结果表明,这类联苯型的LCPU的熔点(Tm)随着聚合物分子链中小分子二元醇链长的增加而降低,而各向同性温度(Ti)则变化不大;POM观察表明,这一系列的聚合物均为热致性向列型液晶,其液晶态温度区间在90℃~207℃;其广角X射线衍射图在2θ≈25°有尖锐的衍射峰。     

石墨烯的种类对剑麻纳米纤维素/石墨烯/聚苯胺复合材料电化学性能的影响

基于绿色可再生的剑麻纳米纤维素,采用超声分散方法制备剑麻纳米纤维素/石墨烯(CNF/G)分散液,通过机械共混法制备剑麻纳米纤维素/石墨烯/聚苯胺(CNF/G/PANI)复合材料,采用红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱和扫描电镜对复合材料的结构和形态进行表征,采用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法研究材料的电化学性能,侧重研究石墨烯的种类对CNF/G/PANI复合材料电化学性能及结构的影响。结果表明,加入石墨烯纳米片(GNS),聚苯胺(PANI)和剑麻纳米纤维素(CNF)穿插于GNS中,产生较多的孔洞,复合材料的比电容最高值达到322.25 F/g,内阻仅为0.77Ω,在5 A/g的电流密度下,循环充放电1000次,复合材料的电容保持率达到76.92%。