改性石墨烯/聚氨酯复合乳液的合成及性能表征

通过逐步聚合反应将改性氧化石墨烯(DIGN)接枝到水性聚氨酯(WPU)链段中,制备得到DIGN/WPU纳米复合乳液。通过IR、AFM、SEM对氧化石墨烯(GO)、DIGN、WPU及DIGN/WPU纳米复合材料的结构进行表征;并研究了DIGN用量对乳液粒径,流变性能及其胶膜的热稳定性和力学性能的影响。结果表明:DIGN的引入使得乳液具有了假塑性流体特性,并随DIGN含量的增加,乳液黏度,粒径及分布指数增大,纳米复合材料的热稳定性明显改善;当w(DIGN)=1wt%时,拉伸强度增加80.33%,杨氏模量提高192.11%,断裂伸长率下降了42.74%。     

石墨烯掺杂环氧复合涂层的制备及防腐性能的研究

 通过简单的化学反应，将3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷接枝在氧化石墨烯上，制备成复合材料（GO-APTES与GO-GPTES）。2种表面改性剂使氧化石墨烯更易于与环氧-胺树脂产生化学键。通过微观电镜以及可见-近红外全波段透过率测试实验，发现改性剂作用后的氧化石墨烯能均匀分散在树脂体系中。相比较于纯的环氧-胺树脂涂层，GO-APTES/Resin涂层的蒸汽透过率降低30%，形成“迷宫效应”，对水蒸气具有良好的阻隔效果。通过 Bode和 Nyquist图谱研究了复合涂层的防腐机理。添加改性氧化石墨烯后的涂层对腐蚀介质的屏蔽性增强，腐蚀介质穿透涂层的能力降低，因此在涂层与金属的界面处改性氧化石墨烯分散的树脂涂层能够更好的附着，电化学腐蚀的面积更小，表现出更优秀的腐蚀防护性。中性盐雾实验表明，经过7000 h，涂层表面无起泡，无脱落。     

Ag/石墨烯复合涂层的制备及抗菌性能

首先用改进的Hummers法制备氧化石墨烯（GO）; 其次用原位还原法将银氨溶液中的Ag纳米粒子通过还原剂葡萄糖和GO复合, 获得Ag/GO胶体; 最后在真空干燥条件下得到Ag/GO涂层, 并用真空阶梯热还原技术制备Ag/还原氧化石墨烯(rGO)涂层. 利用X射线衍射、 扫描电子显微镜、 透射电子显微镜等方法对膜样品结构形貌进行表征, 并用润湿角测量仪和抑菌环方法分别检测样品的亲/疏水性和抗菌性能. 实验结果表明: 石墨烯基膜材料与基底结合较好, Ag纳米粒子在石墨烯片层间呈球形均匀分布, 粒径为20~50 nm; 纯GO和rGO膜表面未见菌落, 大肠杆菌与金黄色葡萄球菌均未出现有效抑菌环; 复合Ag纳米粒子后, 涂层的抑菌效果得到显著提高; 与Ag/GO复合膜相比, Ag/rGO复合膜呈更强的抗菌活性, 即低温退火有助于提高石墨烯基复合涂层的抗菌性能.     

石墨烯增强WC-Co硬质合金的制备和力学性能研究

采用机械搅拌和静电吸附工艺制备了氧化石墨烯/WC-Co复合粉体,并对复合粉体的微观形貌进行了表征。利用放电等离子烧结（spark plasma sintering ,SPS）技术制备了石墨烯/WC-Co硬质合金,对复合材料的力学性能进行了测试分析。机械搅拌制备的氧化石墨烯/WC-Co复合粉体经过SPS烧结后得到的硬质合金横向断裂强度和维氏硬度为1 850 MPa,1 830,与不添加石墨烯的WC-Co硬质合金相比分别提高了3.9%,5.8%。静电吸附制备的氧化石墨烯/WC-Co复合粉体经过SPS烧结后得到的硬质合金横向断裂强度和维氏硬度为1 980 MPa,1 850,与不添加石墨烯的WC-Co硬质合金相比分别提高了11.2%,6.9%。     

石墨烯冷涂锌防腐涂料的制备及性能

 采用硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行改性后制备了表面功能化石墨烯,并以此功能化石墨烯制备了稳定分散的石墨烯浆料。将此浆料与溶解好的树脂液、预分散好的锌粉浆料混合,制备了石墨烯冷涂锌涂料。通过盐雾试验、接触角试验及电化学测试,确定了石墨烯在涂料体系中的最佳添加量。对石墨烯冷涂锌涂料的性能进行了全面测试,结果显示,涂层耐盐雾时间达到2500 h,是相同厚度热浸锌涂层的2倍以上。     

低压烧结制备石墨烯增强WC-Co硬质合金

采用机械搅拌和静电吸附2种工艺制备氧化石墨烯增强WC-Co复合粉末,对复合粉末的微观形貌进行表征,并利用低压烧结工艺制备石墨烯增强WC-Co硬质合金,对硬质合金力学性能进行测试分析。静电吸附工艺和低压烧结相结合所制备的石墨烯增强WC-Co硬质合金抗弯强度和维氏硬度分别为3 250 MPa和1 846,比不添加石墨烯的WC-Co硬质合金抗弯强度和硬度分别提高了38.92%和7.93%;比机械搅拌工艺和低压烧结相结合所制备的石墨烯增强WC-Co硬质合金抗弯强度提高了8.33%,硬度略有提高。石墨烯通过静电吸附工艺均匀地分散在WC-Co基体中,高温烧结时通过阻碍晶界的扩散和位错的滑移来细化晶粒,有裂纹产生时会阻碍裂纹扩展,从而增强材料力学性能。     

Q235钢表面环氧复合涂层在变电站环境中的腐蚀行为分析

以Q235钢表面涂覆的环氧富锌底漆,水性聚氨酯中间漆,银灰环氧磁漆构成的环氧复合涂层为对象,研究变电站环境中涂层自然暴露18个月后的腐蚀行为,并将其与用5%NaCl溶液浸泡250天处理的涂层的腐蚀行为做对比。采用电化学阻抗谱(EIS)研究环氧复合涂层试样的电化学腐蚀行为,评价环氧复合涂层的耐候性与耐盐性,并通过FT-IR表征涂层浸泡和自然暴露过程的结构变化。结果表明,环氧复合涂层试样在5%NaCl溶液中浸泡250d后,涂层阻抗从3.967×10~9Ω·cm2降至9.780×10~2Ω·cm~2,其失效机制为腐蚀介质通过涂层微孔逐渐渗入涂层中形成微观电通路,导致涂层孔隙率逐渐增大,基底材料腐蚀加速;自然暴露试验18个月的试样,其涂层阻抗为2.708×10~6Ω·cm~2,防护性良好。     

IBOMA共聚改性水性聚氨酯的合成及其性能研究

以可再生资源松节油衍生物——甲基丙烯酸异冰片酯(IBOMA)为原料,采用共聚改性的方法制备了IBOMA改性水性聚氨酯复合乳液。研究了配方中的R值(n(—NCO)/n(—OH),异氰酸根指数)、DMPA(2,2-二羟甲基丙酸)含量、DEG(一缩二乙二醇)含量、中和度(以三乙胺与DMPA的摩尔比计算),以及反应时间对复合乳液的黏度、稳定性以及胶膜的吸水率、拉伸强度的影响,确定了适宜的改性工艺条件:IBOMA添加量为30%,R值为1.70,DMPA质量分数为4.0%,DEG质量分数为0.5%,中和度为100%,反应时间为6 h。在此条件下所制得的IBOMA改性水性聚氨酯乳液的综合性能较好,其耐水性、耐热性、拉伸强度等性能指标均有提高,吸水率由改性前的11.53%降至3.91%,拉伸强度由改性前的23.42 MPa升至55.18 MPa,玻璃化转变温度Tg由改性前的-7.23 ℃上升至25.31 ℃,并采用傅里叶红外光谱、差示扫描量热仪等分析手段,对IBOMA改性水性聚氨酯的性能进行了表征。     

复合膜用PUA黏合剂的合成与性能

以丙烯酸酯单体为原料,水性聚氨酯为种子乳液和高分子乳化荆,合成了核-壳结构的聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液.采用傅里叶红外光谱表征了反应产物的结构.研究丙烯酸酯与聚氨酯质量比、丙烯酸酯软硬单体质量比对复合乳液性能、胶膜耐水性、热稳定性及180°剥离强度的影响.结果表明:随丙烯酸酯与聚氨酯质量比和丙烯酸酯硬单体质量的增加,复合乳液黏度减小,粒径增大,胶膜耐水性和热稳定性提高.当丙烯酸酯与聚氨酯质量比为2.0,丙烯酸酯软单体与硬单体质量比为75/25时,聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液黏合荆对双向拉伸聚丙烯/铝箔的粘接强度优于国外样品.     

省煤器表面耐腐超导热石墨烯复合涂层的性能

为解决燃煤电厂省煤器的磨损及腐蚀问题,同时不影响其换热性能,通过添加石墨烯改性瓷釉,并采用喷涂技术制备新型石墨烯复合涂层.对石墨烯复合涂层进行扫描电子显微镜试验、硬度测试、静态硫酸腐蚀试验、导热性能测试及拉伸试验,研究其性能.试验结果表明,石墨烯复合涂层的结构致密,孔隙率小且硬度大,耐磨、耐腐性能良好,可以有效地保护基体材料.石墨烯复合涂层的导热系数达到38 W·(m·K)~(-1),远优于传统的陶瓷涂层.     

BC/WPU功能涂膜制备及性能研究

以环保型水性聚氨酯（WPU）作成膜物,把环保、高附加值及功能化作为涂膜设计理念,以低成本竹炭（BC）作功能助剂,旨在合成宜居多功能涂膜,通过BC改性及优化配方制备了BC/WPU功能涂膜。研究了BC改性剂种类、用量和添加量、粒度及分散时间等因素对功能涂膜性能的影响。结果表明：γ-胺丙基三乙氧基硅烷（γ-APTES）改性BC/WPU功能涂膜具有优异的导电、力学性能;在γ-APTES为BC质量的2%、BC用量为20%、BC粒度为500目、分散40 min条件下,制备的涂膜体积电阻率为1.7×104Ω.cm,铅笔硬度为4H,冲击强度≥70kg.cm,耐洗刷性能≥11350次。     

基于石墨烯光电特性的超宽带可调超材料吸波体设计

利用石墨烯的电导率可调特性设计了一种超宽带可调超材料吸波体。模拟计算了不同石墨烯费米能级时吸波体的吸收率,结果表明,当石墨烯费米能级为0.7 eV时,吸波体在1.74 GHz ~10.44 GHz 的吸收率保持在90%以上,实现了电磁波的超宽带吸收;当改变外加电压使石墨烯的费米能级从0.7 eV逐渐减少到0 eV时,吸波体在1.74 GHz~10.44 GHz的吸收率逐渐下降,其调制深度可达53.8%,实现了吸收率可调的功能;通过对表面电流分布进行仿真与分析,阐述了其电磁波宽带吸收及吸收率可调的机理;模拟分析了石墨烯费米能级为0.7 eV时,入射波极化状态和入射角度对吸波体吸收特性的影响,结果表明,由于结构单元的旋转对称性,吸波体的吸收特性具有极化不敏感的特点;随着电磁波入射角度的增大,其吸收率逐渐降低。     

石墨烯微片对放电等离子烧结制备铜基摩擦材料性能的影响

采用放电等离子烧结技术(spark plasma sintering,SPS)制备铜基粉末冶金摩擦材料,研究石墨烯微片含量对铜基粉末冶金摩擦材料物理性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明：当石墨烯微片质量分数低于4%时,材料的密度、孔隙率和抗剪切强度随石墨烯微片含量的增加而升高;当石墨烯微片质量分数超过4%后,材料的密度、孔隙率及抗剪切强度随石墨烯微片含量的增加而略微减小;石墨烯微片质量分数为4%时,铜基粉末冶金摩擦材料具有最优的摩擦性能,此时其布氏硬度为82,剪切强度为98.73 MPa。     

Wafer-scale graphene on 2 inch SiC with uniform structural and electrical characteristics

Wafer-scale graphene on SiC with uniform structural and electrical features is needed to realize graphene-based radio frequency devices and integrated circuits.Here,a continuous bi/trilayer of graphene with uniform structural and electrical features was grown on 2 inch 6H-SiC (0001) by etching before and after graphene growth.Optical and atomic force microscopy images indicate the surface morphology of graphene is uniform over the 2 inch wafer.Raman and transmittance spectra confirmed that its layer number was also uniform.Contactless resistance measurements indicated the average graphene sheet resistance was 720 /with a non-uniformity of 7.2%.Large area contactless mobility measurements gave a carrier mobility of about 450 cm2 /(V s) with an electron concentration of about 1.5×10 13 cm2.To our knowledge,such homogeneous morphology and resistance on wafer scale are among the best results reported for wafer-scale graphene on SiC.     

氧化石墨烯/PMMA复合材料的制备与表征

以石墨粉为原料,根据改进的Hummers氧化法制得氧化石墨烯,利用氧化石墨烯表面富集的羧基与乙二醇和酰氯化的4,4′-偶氮(4-氰基戊酸)的反应,进一步得到氧化石墨烯表面负载的4,4′-偶氮(4-氰基戊酸),以此为引发剂,通过自由基聚合制备了氧化石墨烯-聚甲基丙烯酸甲酯(oxidized graphene-g-PMMA)杂化材料.采用红外(FT-IR)、透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)对产物的结构和形貌进行了表征,并研究了频率依赖下的样品的电学性能.结果表明,PMMA已在氧化石墨烯表面接枝,石墨烯-聚甲基丙烯酸甲酯杂化材料的导电率及介电常数较氧化石墨烯分别降低了0.098S.cm-1和34 000.     

IBOMA改性水性聚氨酯的制备及其性能

采用乳液聚合法制备了甲基丙烯酸异冰片酯(IBOMA)改性水性聚氨酯(WPU)复合乳液,探索了引发剂种类和用量、反应温度、WPU与IBOMA质量比以及保温时间对复合乳液性能的影响,同时采用正交试验对反应条件进行了优化,确定了适宜的反应条件为:IBOMA与WPU固体组分质量比为1:3,引发剂APS用量为单体质量的0.4%,反应温度80 ℃,保温熟化2 h。在此条件下,单体IBOMA平均转化率为95.80%,平均吸水率为5.73%,平均拉伸强度为27.8 MPa。并通过FT-IR、TEM、TG等测试方法对该复合材料的性能进行了表征,结果表明:所得乳液为核壳结构,乳液稳定性良好。