碳纳米管增韧PHBV/TPU复合材料的研究

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1 800%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%。     

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.     

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.     

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℃。     

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     

PHBV/纳米CaCO_3共混物的热性能和力学性能

通过熔融共混的方法制备出了β-羟基丁酸酯和β-羟基戊酸酯共聚物(PHBV)/纳米CaCO3共混物,采用DSC,TGA,DMA,拉力机和旋转流变仪等仪器对所制备的共混物的热性能和力学性能进行了研究.结果表明,气氛对PHBV的热稳定性没有影响,纳米CaCO3的加入对PHBV的玻璃化转变温度和热分解温度基本不产生影响.此外,当加入的纳米CaCO3质量分数为5%时,共混物的增韧效果比较好.     

碳纳米管/天然橡胶复合材料的物理性能

为拓展碳纳米管应用领域,开发新型橡胶纳米复合材料,在碳纳米管预处理基础上,通过机械混炼方法将碳纳米管与天然橡胶复合。研究表明,与传统炭黑增强样品相比,碳纳米管在橡胶中的混入速度快,温升幅度小,混炼胶的硫化返原现象减轻。经过分散粘合体系处理,碳纳米管在橡胶中的分散性及界面粘合状况改善,热处理后复合材料的整体力学性能提高,对比炭黑增强样品,碳纳米管复合材料的弹性模量和玻璃化转变温度高,回弹及动态压缩性能好,并且热稳定性较高。     

Mechanical properties and friction behaviors of CNT/AlSi10Mg composites produced by spark plasma sintering

The mechanical properties and friction behaviors of CNT/AlSi10Mg composites produced by spark plasma sintering (SPS) were investigated.The results showed that the densities of the sintered composites gradually increased with increasing sintering temperature and that the highest microhardness and compressive strength were achieved in the specimen sintered at 450℃.CNTs dispersed uniformly in the AlSi10Mg matrix when the addition of CNTs was less than 1.5wt％.However,when the addition of CNTs exceeded 1.5wt％,the aggregation of CNTs was clearly observed.Moreover,the mechanical properties (including the densities,compressive strength,and microhardness) of the composites changed with CNT content and reached a maximum value when the CNT content was 1.5wt％.Meanwhile,the minimum average friction coefficient and wear rate of the CNT/AlSi10Mg composites were obtained with 1.0wt％ CNTs.     

Mechanical properties and friction behaviors of CNT/AlSi<Subscript>10</Subscript>Mg composites produced by spark plasma sintering

The mechanical properties and friction behaviors of CNT/AlSi₁₀Mg composites produced by spark plasma sintering (SPS) were investigated. The results showed that the densities of the sintered composites gradually increased with increasing sintering temperature and that the highest microhardness and compressive strength were achieved in the specimen sintered at 450℃. CNTs dispersed uniformly in the AlSi₁₀Mg matrix when the addition of CNTs was less than 1.5wt%. However, when the addition of CNTs exceeded 1.5wt%, the aggregation of CNTs was clearly observed. Moreover, the mechanical properties (including the densities, compressive strength, and microhardness) of the composites changed with CNT content and reached a maximum value when the CNT content was 1.5wt%. Meanwhile, the minimum average friction coefficient and wear rate of the CNT/AlSi₁₀Mg composites were obtained with 1.0wt% CNTs.     

聚乳酸聚氨酯嵌段预聚体增韧聚乳酸/热塑性聚氨酯共混物的研究

本研究合成了聚乳酸聚氨酯嵌段共聚物预聚体(PLA-b-PUP),以其作为聚乳酸(PLA)和热塑性聚氨酯(TPU)的活性相容剂,通过原位反应增容制备了PLA/TPU/PLA-b-PUP超韧共混物。通过拉伸试验、冲击试验、SEM、FT-IR、DSC和TGA研究了共混物的力学性能、热性能和增韧机理。结果表明,PLA-b-PUP中的异氰酸酯基团与PLA和TPU上的活性基团发生了反应,显著改善了PLA/TPU共混物两相界面的相容性。随着PLA-b-PUP的加入,共混物中PLA的玻璃化转变温度和相对结晶度逐渐降低,当PLA-b-PUP的质量分数为PLA/TPU共混物的4%时,共混材料的断裂伸长率和缺口冲击强度分别达到无相容剂时的8.12倍和2.73倍,表现出良好的增容增韧效果。添加PLA-b-PUP后,共混物的初始分解温度有所降低,但最快分解温度有所提高。     

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。     

PA66/PA66功能化碳纳米管复合材料的制备及性能研究

以酸化的碳纳米管为原料,通过原位聚合在其表面接枝PA66得到PA66功能化碳纳米管（NF-CNTs）,然后用溶液共混法将NF-CNTs与PA66混合制备了PA66/NF-CNTs复合材料,对比了碳纳米管功能化前后对于复合材料性能的影响.结果表明:NF-CNTs在复合材料中分散性更好;与PA66/CNTs复合材料相比,PA66/NF-CNTs复合材料的体积电阻率更低,渗滤阈值从4%下降为3%;当NF-CNTs的添加量为2%时,PA66/NF-CNTs复合材料的初始失重温度达到最大值390℃,与纯PA66以及PA66/CNTs复合材料相比,分别提升了38℃和13℃.