碳纳米管增韧PHBV/TPU复合材料的研究简

为提高PHBV与TPU两相之间的相互作用力,改善复合材料的力学性能及热稳定性,采用熔融共混法制备了PHBV/TPU/CNTs复合材料。用扫描电镜、X射线衍射仪、差示扫描量热计、热重分析仪和万能试验机分析了材料的表面形貌、晶体结构、热学性能以及力学性能。研究表明：添加碳纳米管（CNTs）后PHBV与TPU两相界面未产生分离,两相之间的作用力有所提高;碳纳米管的加入促进了PHBV的结晶且使其由熔融双峰变为熔融单峰。此外,PHBV/TPU/CNTs复合材料的力学性能及热稳定性也有了显著提高。相比纯PHBV,复合材料的初始降解温度提高15℃,P/30T/3CNTs复合材料的断裂伸长率提高1800％左右。     

碳纳米管含量对聚对苯二甲酸乙二醇酯/碳纳米管复合材料结构和性能的影响

采用双螺杆熔融挤出工艺制备了碳纳米管(CNT)与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)复合材料,研究了CNT含量对复合材料电学性能、热稳定性及力学性能的影响。结果表明:CNT含量为0.5 wt%时复合材料表面电阻急降至10~5ohm/sq以下,达到复合材料的渗流阈值。经扫描电子显微镜(SEM)观察发现,CNT在基体塑料中形成了均匀分散的网络,构建了良好的导电通道;碳纳米管的引入能够有效地提高复合材料的热稳定性,并随着CNT含量的提高而提高;复合材料的力学性能随着CNT添加量的提高先增加后降低,当添加0.5 wt%的CNT时,复合材料拉伸强度达到最大的42.28 MPa,相比于未添加CNT的PET提高15.92%。     

CNTs／PS和CNTs／PEE的制备及性能

通过溶液共混制备了不同碳纳米管(CNTs)质量分数的CNTs/聚苯乙烯(PS)、CNTs/聚醚酯(PEE)复合材料,研究CNTs对复合材料导电性能、力学性能的影响.CNTs的加入可以使复合材料的导电性能得到明显提高,CNTs/PS体系的电导率大于CNTs/PEE体系的电导率.随着CNTs质量分数的增加,CNTs/PS复合材料的断裂强度先增大后减小,在CNTs质量分数为1%时达到最大值,但CNTs/PEE的断裂强度随CNTs质量分数的增加逐渐下降,扫描电镜(SEM)结果显示CNTs在PS中的分散性稍好于在PEE中的分散性.     

ABS/碳纳米管复合材料性能的研究

采用熔融共混法将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料与碳纳米管(CNTs)复合,并对所得的复合材料分析了其力学、电学、热解等性能。研究结果表明,添加ABS含量3%的CNTs可以大幅提高的力学性能,如:拉伸强度、弯曲强度、弹性模量;降低材料的表面电阻率;提高材料的热稳定性。T408牌号CNTs对复合材料提高幅度最大,拉伸强度提高近48%,弹性模量提高近127%,弯曲强度提高近73%,热失重温度提高大约10℃,表面电阻率相比纯ABS样下降约4个数量级。     

TPU/MWCNTs导电薄膜的制备及性能

采用热压成型技术制备了热塑性聚氨酯(TPU)薄膜,在二甲苯溶剂中适度溶胀,并于不同浓度的多壁碳纳米管(MWCNTs)溶液中超声修饰制备TPU/MWCNTs导电薄膜.通过绝缘电阻测试仪、万能材料试验机、热失重分析仪(TG)和扫描电子显微镜(SEM)对TPU/MWCNTs薄膜的电性能、力学性能、热稳定性和形态结构进行测试.结果表明:MWCNTs不仅均匀分散于TPU膜表面,而且渗透进入膜内形成完善的导电网络结构,有利于TPU/MWCNTs薄膜导电性能的提高和逾渗值的降低;与纯TPU相比,TPU/MWCNTs薄膜的拉伸强度、杨氏模量和韧性均得到提高;与TPU膜相比,TPU/MWCNTs薄膜的热稳定性提高.     

三维互通CNTs/Cu复合材料的制备及力学性能研究

对CuCr合金粉末固溶时效处理之后进行预烧结,得到CuCr预压块。以此预压块为基底,采用化学气相沉积（chemical vapor deposition, CVD）工艺和放电等离子烧结（sparking plasma sintering, SPS）工艺成功制备了三维互通的碳纳米管/铜（carbon nanotubes/Cu, CNTs/Cu）复合材料。采用扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）,拉曼光谱仪等表征碳纳米管的微观组织结构,利用微拉伸试验机测试复合材料的力学性能。研究结果表明,Cr作为催化剂,对碳纳米管的形貌影响很大,碳纳米管的质量也会对复合材料的力学性能产生影响。当Cr的质量分数为0.6%时,碳纳米管在铜基体表面均匀分布,CNTs/Cu复合材料的力学性能最佳。经SPS烧结和轧制之后,复合材料的导电率和屈服强度分别达到了82.4% IACS和349 MPa,断裂伸长率高达6.4%,这是由于CNTs的加入,起到了第二相强化的作用,提高了复合材料的力学性能。     

碳纳米管/橡胶复合材料的制备方法及力学性能研究进展

由于具有质量轻、大长径比以及优异的力学性能和独特的导电性能等特点,碳纳米管(carbon nanotubes,简称CNTs)被认为是优异的纳米增强体.制备高性能CNTs/聚合物复合材料显著依赖于CNTs与聚合物基体之间的界面结合、CNTs在基体中的分散性和复合材料制备方法等.笔者首先概述了CNTs/橡胶纳米复合材料的制备方法,讨论了CNTs改善复合材料的界面效果及工作原理,其次分析了CNTs增强橡胶纳米复合材料力学和电学性能的机理,最后展望CNTs增强复合材料力学和电学性能的新途径.     

原位生长CNTs对于铜基复合材料性能的影响

通过化学气相沉积（chemical vapor deposition, CVD）法成功制备了CNTs/Cu-Al₂O₃复合材料。采用内氧化法制备Cu-Al₂O₃粉末,利用CVD技术改善碳纳米管（carbon nanotubes, CNTs）在铜基体中的分散性和界面结合,提高复合材料的性能。在制备的铜基复合材料中,Al₂O₃和CNTs双增强相的加入能够提高复合材料的力学性能,且CNTs独特的纤维结构有助于阻止熔融铜脱离基体表面,保持液态熔池稳定,避免复合材料导电率降低。双增强相的添加提高了复合材料的耐磨性、抑制了腐蚀坑的形成。Al的质量分数为0.35%的CNTs/Cu-Al₂O₃复合材料能够保证导电率较高的情况下得到较高的维氏硬度与致密度。为制备高性能铜基电接触材料提供了新思路。     

TPU/PVB复合材料的制备及性能

 通过熔融共混方法,制备了热塑性聚氨酯弹性体/聚乙烯醇缩丁醛(TPU/PVB)复合材料。采用红外光谱、转矩流变仪、差示扫描量热、热失重、拉伸测试等分析方法对复合材料的结构、加工流变性能、热学性能和力学性能进行研究。分析结果表明,TPU 可明显改善PVB 的加工性能。当PVB:TPU=75:25 时,复合材料的平衡扭矩为7.2 N·m,相对于纯PVB 而言,平衡扭矩的降幅达42.4%;增塑剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)可改善TPU/PVB 复合材料的加工性能。当PVB:TPU=75:25,DBP 加入量为20%时,复合材料的平衡扭矩由7.2 N·m 降至4.5 N·m。而此时复合材料的拉伸强度与初始相比降低了13 MPa,断裂伸长率从24%增加到162%;相对于纯PVB,复合材料的熔融温度降低了10℃,分解温度升高了18℃。     

加速热老化对苎麻纤维/聚丙烯复合材料性能的影响

采用模压工艺制备苎麻纤维/聚丙烯复合材料,研究了复合材料在100℃加速热老化前后的性能。结果表明：纤维长度、纤维含量对复合材料的力学性能及熔融性能均存在明显的影响,氢氧化钠碱处理纤维及使用界面增容剂均可改善复合材料的力学性能,提高熔融峰温度。然而,热老化将明显降低复合材料的力学性能,改变熔融状态及结构形貌。     

膨胀阻燃剂及OMMT的分布对PBS/TPU共混物阻燃性能的影响

以聚磷酸铵(APP)和季戊四醇(PER)为原料组成的膨胀阻燃剂(IFR)为主阻燃剂,以有机蒙脱土(OMMT)为协效阻燃剂,以热塑性聚氨酯弹性体(TPU)为聚合物成炭剂,采用熔融共混法对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)进行阻燃改性,并考察了IFR及OMMT的分布对PBS/TPU共混物阻燃性能的影响。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧、热重分析、熔体黏度分析和扫描电子显微镜(SEM)对PBS/TPU/IFR/OMMT阻燃复合材料进行了测试与表征。结果表明：OMMT与IFR有着良好的协同阻燃效应,在OMMT质量分数为1%时,就可提高PBS/TPU/IFR共混物的阻燃效果。IFR与OMMT的分布对PBS/TPU/IFR/OMMT共混物的阻燃性能有着显著的影响。当IFR与OMMT均直接分布于PBS相时,共混物的阻燃性能最优,LOI为32.7%,垂直燃烧达到UL 94 V-0级,明显优于阻燃剂为其他3种分布体系的。     

CNTs/SiCp增强镁基复合材料的力学性能

采用搅拌铸造法制备碳纳米管(CNTs)和碳化硅(SiCp)增强镁材料,并对复合材料的力学性能进行测试,对其显微组织进行观察和分析,以及利用扫描电子显微镜对断口形貌进行表征.结果表明:CNTs和SiCp的加入使镁基复合材料的晶粒细化和强化,镀镍处理后的CNTs与基体有很好的相容性,显著提高复合材料的力学性能.     

PET/改性埃洛石纳米管复合膜的制备与性能研究

采用铝酸酯偶联剂对埃洛石纳米管(HNTs)表面改性,并通过熔融共混的方法制备了聚对苯二甲酸乙二醇酯/改性埃洛石(PET/m-HNTs)复合膜,研究了不同含量的m-HNTs对PET的结晶性能、力学性能和热稳定性的影响,并用傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)、差示扫描量热分析(DSC)、扫描电镜分析(SEM)、热失重分析(TG)等对复合材料进行了分析。结果表明:铝酸酯偶联剂对HNTs改性成功;加入1%m-HNTs使复合膜的拉伸强度提高约12%;m-HNTs使PET的结晶速率和热稳定性明显提高;m-HNTs能够以纳米尺度均匀地分散于基体中。     

碳纳米管增强一维高导热C/C复合材料的微观结构与物理性能

以中间相沥青基炭纤维和中间相沥青为主要原料,并添加一定量多壁碳纳米管,通过热压成型和高温热处理工艺制备一维高导热C/C复合材料。采用偏光显微镜、扫描电镜、激光热导仪、电子万能试验机等对复合材料的微观结构、导热性能和力学性能进行表征。结果表明,碳纳米管的添加导致复合材料的孔隙率下降和体积密度升高,而且对复合材料的力学性能及不同方向的导热性能都有显著影响。随着碳纳米管添加量的增加,复合材料沿炭纤维轴向的室温热扩散系数逐渐降低,而垂直于纤维轴向的抗弯强度和室温热扩散系数均呈现先上升后下降的趋势。经过2900℃石墨化处理后,添加体积分数3%碳纳米管的复合材料垂直于纤维轴向的抗弯强度为113.4 MPa、热扩散系数为40.1mm~2/s,较未掺杂碳纳米管时分别提高了56%和79%。     

松针状碳纳米管/碳纤维复合碳材料的制备及其在锂硫电池中的应用

采用热催化化学气相沉积法,在催化剂前驱体预处理的碳纸碳纤维上沉积碳纳米管。沉积的碳纳米管为多壁碳纳米管,石墨化程度高、分布密度高、比表面积大、管径均匀,微观形貌为松针状。以所制备的CNTs/CF复合材料作为三维多孔电子导体制成锂硫电池,S/CNTs/CF电池首次放电比容量达到1 213.6mAh/g,硫的利用率为72.45%,循环55次后比容量保持在798.4mAh/g,比活性炭电池的电化学性能有显著提高,表明S/CNTs/CF复合材料可以有效地提升锂硫电池的循环性能。     

含不同特征官能团的有机蒙脱土对OMMT/PC复合材料性能的影响

用含羧基、烯丙基和丁基3种不同特征官能团的季磷盐制备了有机蒙脱土(OMMT),并用其与聚碳酸酯(PC)熔融共混挤出,制备了3种不同的OMMT/PC复合材料。采用弯曲测试、拉伸测试、热重分析测试探究了不同官能团的OMMT对PC复合材料的力学性能和热稳定性能的影响。结果表明：含羧基的OMMT与PC分子链间能形成强的氢键,提高OMMT在PC分子中的分散作用,有效延缓OMMT/PC复合材料热降解过程,提高材料的热稳定性,复合材料的热分解温度提高了4℃;OMMT/PC的弯曲强度为93.16 MPa,提高了8.6%;复合材料的拉伸强度无明显变化,断裂伸长率略有下降。说明含不同特征官能团的OMMT对OMMT/PC的弯曲性能和热稳定性有不同程度的影响,对材料的拉伸性能无明显影响。     

TPU与CPE、PVC共混体系的研究

采用机械共混的方法,将CPE、PVC与TPU熔融共混.研究了TPU/CPE及TPU/CPE/PVC共混体系.对其力学性能、流变性能及耐油性能进行了测试及分析.结果表明CPE及CPE/PVC的加入可改善TPU的加工性能并降低其成本.     

原位法制取碳纳米管/尼龙6复合材料

为改善尼龙 6 (PA6 )的力学性能 ,加入碳 nm管(CNTs)与之复合 ,制作 CNTs/ PA6复合材料 ,以提高基体PA6的力学性能 ,特别是抗拉强度。通过采用原位法复合CNTs与 PA6 ,获得了由 OC C化学键连接的、理想的CNTs/ PA6界面的、且 CNTs在基体 PA6中分散均匀的CNTs/ PA6复合材料 ,其抗拉强度有较大幅度的提高 ,同时还保持较高的冲击韧性和延伸率。经检测 ,CNTs/ PA6复合材料的断裂界面不象其它纤维增强 PA6复合材料那样在纤维 / PA6界面上 ,而是在 PA6包裹层与 PA6基体界面上。研究结果表明 ,采用原位复合法 ,CNTs能够对 PA6基体起到很好的增强作用     

碳纳米管改性的蜡基复合粘结剂

通过熔融共混将功能化的碳纳米管引入到蜡基粘结剂中,得到碳纳米管改性的复合粘结剂.扫描电镜(SEM)显微照片显示,功能化的碳纳米管能均匀分散在粘结剂基体中.偏光显微照片和热性能分析结果表明,碳纳米管的加入能有效地提高粘结剂的结晶度和热稳定性,进而改善生坯在脱脂时的保形性.碳纳米管与粘结剂的非共价键结合有助于碳纳米管的均匀分散,更可能有利于复合材料成型后的脱脂.     

CNTs掺杂GF/EP复合材料的摩擦磨损性能的研究

将2%的碳纳米管（CNTs）掺杂到玻璃纤维（GF）增强环氧树脂（EP）复合材料中,研究了CNTs对GF/EP复合材料的摩擦磨损性能的影响。将一部分CNTs进行表面酸化处理（采用HNO₃和H₂SO₄的混酸）,酸化后的CNTs采用红外光谱仪（FTIR）分析。对比研究了酸化前后的CNTs对复合材料摩擦磨损性能的影响。实验结果表明:CNTs能够有效地降低复合材料的摩擦系数并提高复合材料的磨损率,酸化后的CNTs的性能更佳。复合材料的磨损表面采用扫描电镜（SEM）观察。