EP/AlN/MWCNTs导热复合材料性能研究

采用硅烷偶联剂KH–550对氮化铝(Al N)颗粒进行表面处理,对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行氧化处理。通过溶剂和超声分散法,分别制备了环氧树脂(EP)/Al N,EP/MWCNTs及EP/Al N/MWCNTs复合材料,用万能试验机测试了复合材料的冲击强度与弯曲强度,用热导率测定仪测试了其热导率,用扫描电子显微镜和透射电子显微镜测试了其微观结构。结果表明,Al N,MWCNTs在EP基体中分散均匀;单独或同时加入填料Al N和MWCNTs均能够提高EP复合材料的力学性能和导热性能。随着Al N,MWCNTs含量的增加,EP/Al N,EP/MWCNTs及EP/Al N/MWCNTs复合材料的冲击强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,而热导率呈现逐渐增大的趋势;EP/Al N/MWCNTs复合材料的热导率明显高于相同份数Al N的EP/Al N复合材料的热导率。当MWCNTs含量为1.5份、Al N含量为40份时,EP/Al N/MWCNTs复合材料的综合性能最优异,冲击强度为22.118 k J/m2,弯曲强度为124.40 MPa,热导率达到0.434 W/(m·K)。     

聚合物接枝多壁碳纳米管及其聚氨酯复合材料

用H2O2-FeSO4试剂和硅烷偶联剂KH550制备了氨基化多壁碳纳米管(MWCNTs),再通过与顺丁烯二酸酐(MA)/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯的聚合物反应将聚合物接枝到MWCNTs表面,并将其与聚氨酯(PU)混合制备了复合材料。通过红外光谱、拉曼光谱、热重分析、扫描电镜及力学和电性能测试研究了原料配比对聚合物接枝率的影响,改性MWCNTs的结构及其复合材料的性能。结果表明,MA与(甲基)丙烯酸酯的物质的量比为1∶8时,聚合物的接枝率最高。改性MWCNTs在PU基材中具有良好的分散性能和较强的界面结合力。加入质量分数1.5%的改性MWCNTs后,其PU复合材料的拉伸强度和储能模量分别为25.2和4 500 MPa,比未改性MWCNTs/PU复合材料分别提高了25%和50%,初始热分解温度提高了4.4℃,体积电阻率降低了2个数量级。     

多壁碳纳米管/硅树脂复合材料的导热性能研究

以硅树脂为聚合物基体,经混酸及硅烷偶联剂表面改性处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)为填料,由原位聚合法制备了碳纳米管/硅树脂纳米复合材料。通过热导率,附着力测试及热重和电镜分析研究了MWCNTs用量对复合材料性能的影响。结果表明:表面改性后的MWCNTs在硅树脂基体中分散良好,当MWCNTs的质量分数为18.0%时,复合材料的导热性和热稳定性最佳,热导率达到了2.247 W·(m·K)-1,复合材料的初始热分解温度从254℃上升到360℃。当MWCNTs质量分数为9.0%时,涂层的附着力最佳,达到1级。     

木粉的表面改性及其对聚丙烯/木粉复合材料力学性能的影响

改善填料与聚合物基体之间的界面相互作用是提高聚合物复合材料力学性能的关键所在。分别用碱(氢氧化钠)、酸(乙酸酐)、聚多巴胺对木粉(WF)进行表面改性,然后将改性后的WF与聚丙烯(PP)通过熔融共混制得PP/WF复合材料。采用傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、扫描电子显微镜等手段对WF及复合材料的形态结构进行了表征,并分析了WF的表面改性对复合材料性能的影响。结果表明,这三种表面改性均可有效改善WF与PP的界面相互作用,从而使复合材料的力学强度得到明显提升。其中,聚多巴胺处理对界面强度和力学强度的改善效果最为明显,并且还可使基体的冲击韧性得到保持。当经多巴胺处理的WF的质量分数为50%时,PP/WF复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别可达64.87、67.96MPa,相对于原始WF填充的复合材料分别增加了37.8%、39.9%。     

MWCNTs/有机硅改性丙烯酸酯纳米涂料的制备及性能研究

以有机硅改性丙烯酸酯乳液为基体,经KH-570表面改性处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)为功能性填料,制备了MWCNTs/有机硅改性丙烯酸酯纳米涂料。通过不同的表征测试手段研究了纳米涂料的导热、耐酸碱腐蚀和附着力等性能。研究结果表明:改性MWCNTs的添加可显著改善纳米涂料的导热和耐酸碱腐蚀性能,同时使其保持优良的铅笔硬度和附着力;当w(改性MWCNTs)=4.0%(相对涂料总质量而言)时,涂膜的导热、耐酸碱腐蚀和力学性能均较佳。     

芳纶纤维/AFR树脂复合材料界面粘结性能的研究

为了改善芳纶纤维复合材料的界面粘结性能,合成了一种新型树脂(AFR)作为基体,以未经任何表面处理的芳纶纤维作增强材料,制备了芳纶纤维/AFR复合材料。采用测定表面能、接触角、层间剪切强度、横向拉伸性能和扫描电镜观察形貌等方法,从宏观和微观等方面研究了芳纶纤维/AFR复合材料的界面粘结性能。结果表明,AFR树脂与芳纶纤维有相近的表面能,AFR树脂溶液与芳纶纤维的接触角为42.8°,而环氧树脂(EP)与芳纶纤维的接触角为68°,说明AFR树脂对芳纶纤维的润湿性优于EP树脂;芳纶/AFR复合材料的层间剪切强度、横向拉伸强度和纵向拉伸强度分别为74.64MPa、25.34MPa和2256MPa,比芳纶/EP复合材料的相应强度分别提高了28.7%、32.5%和13.4%,其复合材料破坏面的形貌也说明芳纶纤维与AFR树脂之间的界面粘结性能较好。     

酸化MWCNTs填充EP/BF复合材料的摩擦磨损性能

将多壁碳纳米管(MWCNTs)进行酸化处理并填充到环氧树脂(EP)/玄武岩纤维(BF)复合材料中,制备了一种新型酸化MWCNTs填充EP/BF复合材料。研究了酸化MWCNTs对EP/BF复合材料摩擦磨损性能的影响。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了MWCNTs酸化前后表面官能团的变化,使用摩擦磨损机测试了酸化MWCNTs填充EP/BF复合材料的摩擦磨损性能,并采用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的磨损表面的微观形态进行了表征。结果表明,酸化MWCNTs能够有效地提高EP/BF复合材料的摩擦磨损性能。在EP/BF复合材料中填充质量分数为1.5%的酸化MWCNTs,能够使EP/BF复合材料的摩擦系数降低28.57%,磨损率降低51.37%。     

碳纳米材料表面改性碳纤维及在环氧树脂中的应用

以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,通过超声的方法分别制备含多壁碳纳米管(MWCNTs)或石墨烯纳米片(GnP)的碳纳米材料表面改性剂,采用浸渍法对预处理碳纤维(CF)(去浆CF)进行改性使碳纳米材料均匀涂覆在纤维表面上,然后采用手糊成型及热压成型工艺制备环氧树脂(EP)/改性CF复合材料,利用扫描电子显微镜和电子万能试验机分析碳纳米材料表面改性剂制备条件对CF表面形貌、复丝拉伸性能的影响,在此基础上,选择各自的最佳表面改性剂制备条件,对比了含MWCNTs或GnP的表面改性剂改性CF对复合材料力学性能的影响。结果表明,碳纳米材料在表面改性剂中的分散状态直接影响CF表面碳纳米材料分布的均匀性和复合材料的性能。超声时间为2h的含MWCNTs表面改性剂和GnP质量分数为0.5%的含GnP表面改性剂对CF的改性效果较好,相应复丝的拉伸强度与去浆CF复丝相比分别提高了59.4%和70.2%,而相应复合材料的弯曲强度相对于EP/去浆CF复合材料分别提高了11.2%和41.1%,层间剪切强度分别提高了35.8%和71.3%。     

钛酸钾晶须表面改性及增强环氧树脂研究

采用表面包覆法对钛酸钾晶须(PTW)进行包硅处理,并用硅烷偶联剂KH550和KH560对包硅后的PTW进行表面改性,利用扫描电子显微镜和X射线荧光光谱对PTW进行分析。制备了环氧树脂(EP)/PTW复合材料,考察了改性方法、晶须含量、偶联剂种类等对复合材料拉伸强度、弯曲强度的影响。结果表明,KH560改性后的PTW能够较好地分散于EP中,对拉伸强度能够起到增强作用,当PTW用量为5份时,复合材料拉伸强度达到最大值45.33 MPa,断裂伸长率为3.19%,弯曲强度为171.41 MPa。     

聚砜改性环氧树脂复合材料热老化性能研究

以聚砜(PSF)改性环氧树脂(EP)为基体树脂,玻璃纤维为增强材料,采用高温模压成型法制备出PSF改性EP/玻璃纤维复合材料。结果表明:PSF能有效提高EP基体的热稳定性能;经200℃热老化72 h后,PSF改性EP/玻璃纤维复合材料的热失重率<1%,其冲击强度和弯曲强度呈先升后降态势,电绝缘性能仍然较好(其体积电阻率和表面电阻率的数量级仍保持在1012左右);该复合材料在高温绝缘场合中具有良好的应用前景。