不同分散剂对复掺GO/CNFs水泥基复合材料力学和导电性能的影响

新型碳纳米材料氧化石墨烯(GO)和纳米碳纤维(CNFs)在分散性良好的前提下可用于改善传统水泥基材料的性能。采用聚羧酸减水剂(PCs)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)3种不同分散剂对复合GO和CNFs在水泥基材料中进行分散,研究分散剂种类对复掺GO/CNFs水泥基复合材料的力学及导电性能的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)对不同分散剂制备的复掺GO/CNFs水泥基试件的微观结构进行分析。结果表明:当单独使用PCs作为分散剂时,在质量分数0.05%GO和0.5%CNFs掺量下,试件的抗压强度达到最大(70.1 MPa);在0.05%GO和0.3%CNFs掺量下,试件的电阻率最小(112.65 Ω·m),且在加载条件下表现出良好的电阻率-应力变化响应。而采用SDS、SDBS两种离子型分散剂时,在GO/CNFs混合分散液的配制和试件制备过程中均会产生大量绵密且难以排出的气泡,使得水泥基复合材料的内部结构疏松,抗压强度降低,电阻率变大,导电性能下降。使用PCs单独分散的GO/CNFs水泥基试件表面水化产物结构致密,而采用SDS分散时水泥基试件微观结构疏松,且仅在100倍下即可观察到表面存在大量孔隙,因此使用PCs分散GO/CNFs对水泥基复合材料性能改善的效果最好。     

表面活性剂复配对石墨烯分散性的影响及其在复合镀银中的应用

以石墨烯分散液的吸光度和Zeta电位为指标,研究了十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、六偏磷酸钠(SHMP)、木质素磺酸钠(SLS)、吐温-20(TW-20)、吐温-80(TW-80)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、辛基酚聚氧乙烯醚-10(OP-10)、聚乙二醇600(PEG-600)等表面活性剂单独使用或复配时对石墨烯在水性介质中的分散性的影响,得到了较优的三元复合分散剂的组成(均相对于石墨烯的质量分数)为0.6%SDBS+1.5%TW-20+1.5%PVP。采用该分散剂时石墨烯悬浮液的平均吸光度为1.160,Zeta电位的绝对值|ζ|高达35.84 mV。将其应用于复合电镀银-石墨烯时,可得到石墨烯均匀分布的银-石墨烯复合镀层。     

纳米碳黑水泥基复合材料压敏性及机理分析

对三种掺入量纳米碳黑(33 nm)的水泥基复合材料的压敏性进行了试验研究.结果表明纳米碳黑可以改善水泥基材料的导电性能,纳米碳黑水泥基复合材料的电阻率与材料所受应力之间存在良好的对应关系,材料的电阻相对变化率R/R0随应力σ增大而减小,并且,在经过预压之后纳米碳黑水泥基复合材料的压敏性呈现良好的稳定性.     

早龄期CNTs增强水泥基复合材料的性能研究

研究了碳纳米管增强水泥基复合材料的力学及电学性能.水泥基体中掺入碳纳米管后,水泥基复合材料的抗折、抗压强度出现了显著地增强,并且复合材料的平均电阻率出现了明显地降低.当掺入0.08wt％的CNTs时,CNTs-008水泥基复合材料的抗折、抗压强度最优,分别增强到11.0 MPa、58.8 MPa,比空白水泥基的抗折、抗压强度分别增强近41.0％和36.7％.XRD和TGA的结果证明,CNTs掺入水泥基体后可以提高早龄期下复合材料水泥基体的水化速度,从而对水泥基体有明显的增强、增韧效果.当掺入0.1wt％的CNTs后,CNTs-010试样中的平均电阻率下降至32.3Ω·m,相比空白样品CNTs-000的63.3Ω·m,降幅达到了48.9％.根据试样的压敏性能测试发现,CNTs-008具有良好的压敏性能,样品的平均电阻率随着压应力的增加,出现了线性降低的趋势.     

丁基橡胶/单壁碳纳米管导电复合材料新型预分散熔融混炼工艺的研究

研究不同预分散熔融混炼工艺对丁基橡胶（IIR）/单壁碳纳米管（SWCNTs）导电复合材料性能的影响。结果表明：先将SWCNTs在溶剂或分散剂溶液中超声预分散处理,再将其与IIR等进行湿法熔融混炼,可以制得导电性能优良的IIR/SWCNTs导电复合材料,SWCNTs的分散性和复合材料的导电性能均优于采用传统熔融混炼工艺制备的复合材料;采用聚氧乙烯辛基苯酚醚-10水溶液超声预分散处理,SWCNTs在IIR基体中的分散性最好,复合材料的导电性能最优异;采用正己烷超声预分散处理,SWCNTs的分散性和复合材料的导电性能适中;采用乙醇超声预分散处理,SWCNTs的分散性较差,但复合材料的导电性能仍优于传统熔融混炼工艺复合材料。     

石墨烯/硅橡胶导电复合材料的制备及性能研究

以甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)为主体材料、石墨烯为导电填料,制备石墨烯/MVQ导电复合材料,研究石墨烯品种和用量对复合材料物理性能和导电性能的影响。结果表明:石墨烯LKR6963的剥离程度较高、片层较薄、缺陷较少,易在硅橡胶基体中形成导电网络,提高复合材料的导电性能;随着石墨烯LKR6963用量的增大,复合材料的硬度和拉伸强度明显增大,体积电阻率逐渐减小。     

多壁碳纳米管分散性对水泥基材料导电性能和电热特性的影响

采用分散剂、超声处理及离心机分离作用,得到分散均匀、稳定状态的多壁碳纳米管(MWCNTs)悬浮液和分散不均匀、团簇状态的MWCNTs沉淀,分别将这两种状态的MWCNTs掺入水泥净浆中,研究MWCNTs分散性对水泥基材料电学性能和电热特性的影响.结果表明:MWCNTs在水泥基体中分散均匀时,随MWCNTs掺量的增加试块电阻率下降;当MWCNTs在水泥基体中分散不均匀时,试块的导电性与MWCNTs掺量没有明确的相关性.MWCNTs水泥净浆的电阻率均随测试温度的升高不断降低,当温度超过80℃时,电阻率趋于恒定,并且MWCNTs分散均匀时,水泥净浆电阻率受温度影响的程度随MWCNTs掺量增高而减小;MWCNTs在基体中分散效果好时,水泥净浆因通电引起的升温速率和幅度随着MWCNTs掺量增大而提高.     

水性聚氨酯/石墨烯柔性导电复合材料制备及性能

针对石墨烯在与聚合物基体复合中出现的难以均匀分散、易出现团聚的问题,通过采用不同的分散剂对石墨烯进行非共价键功能化改性,选取最佳分散剂,以制备稳定的石墨烯分散液。通过溶液共混法和流延浇铸法将石墨烯均匀分散在水性聚氨酯（WPU）基体中,制备了WPU/石墨烯柔性导电复合材料。溶剂分散效果及吸光度测试结果显示,聚乙烯醇（PVAL）水溶液对石墨烯的分散能力强,制备的石墨烯分散液较为稳定,且PVAL水溶液的最佳质量分数是15%,其吸光度达到2.943;导电性能测试结果发现,石墨烯含量为WPU质量的2%时,WPU/石墨烯柔性导电复合材料综合性能较好,其电导率为2.6×10^-7 S/m,并在此基础上,考察发现WPU∶PVAL水溶液质量比为80∶20时,复合材料的拉伸强度较未加分散剂的增加了116%,电导率为4.5×10^-5 S/m,较未加分散剂的增加了5个等级;扫描电子显微镜结果表明,加入PVAL水溶液后,石墨烯能均匀地分散在WPU基体中,表明PVAL水溶液对石墨烯具有良好的分散作用。     

短碳纤维在不同分散剂中的分散性

碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)已成为一种很有潜力的智能材料,其制备的关键是尽可能将碳纤维均匀分散到水泥基体中,这样才能得到性能优良的CFRC复合材料。该研究探讨了制备CFRC前期阶段碳纤维分散这一关键环节中,甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素钠(CMC)、羟乙基纤维素(HEC)3种常用分散剂的质量分数对短碳纤维在其水溶液中分散性的影响;分析了一定温度下分散剂质量分数和溶液黏度的关系;从纤维素结构出发,解释了不同分散剂的分散效果。实验表明,采用超声波对短碳纤维进行预分散,然后加入分散剂继续超声分散,均能提高短碳纤维的分散性。短碳纤维的分散性与分散剂的种类和质量分数有关。一定温度下,分散剂质量分数相同时,分散剂对短碳纤维的分散效果为HEC>CMC>MC,HEC掺量为水泥质量的0.6%~0.8%、其水溶液质量分数为1.56%~1.77%时,短碳纤维在水溶液中呈理想分散态。     

熔融模压制备PVDF/石墨烯复合材料及其性能研究

以聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂为基体、石墨烯为填料,通过高速混合机混合作用,经分散剂、润湿剂、表面活性剂、相容剂等组分协同作用,使石墨烯在PVDF中分散均匀,然后经熔融模压成型,制得PVDF/石墨烯复合材料。利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了复合材料的微观形貌,并研究了石墨烯含量、制备工艺、助剂及PVDF树脂牌号对复合材料介电性能、导电性能和导热性能的影响。结果表明,采用的助剂体系和高速混合、熔融模压的制备方法能使石墨烯以微片的形态均匀地分散在PVDF树脂基体中,形成良好的功能网络结构;复合材料介电常数、电导率、介电损耗、体积电阻率和导热系数均随石墨烯含量增加而增大;当石墨烯质量分数达到2.0%左右时,复合材料的介电和导电特性均发生突变,向高介电、高导电材料转变,而当石墨烯质量分数达到5.0%左右时,复合材料开始向高导热材料转变;制备工艺和PVDF树脂牌号对复合材料热、电性能的影响则相对较小。     

石墨烯在水泥基材料中的作用机制研究综述

石墨烯具有优异的力学强度、阻隔性以及超大比表面积,通过对其进行物理或化学分散处理,能够制备高性能石墨烯水泥基复合材料。石墨烯通过调控水泥水化反应、改善孔隙结构以及界面结合等方式,可以改善水泥基材料的力学强度和耐久性能,在水泥基复合材料领域展现出巨大的应用潜力。本文综述了石墨烯水泥基复合材料的研究进展,总结了石墨烯在水泥基复合材料中的分散工艺和应用效果。同时,讨论了石墨烯的作用机理,并展望了石墨烯水泥基复合材料的发展趋势。     

纳米铁酸锌的分散

研究了阴离子型、阳离子型和非离子型的表面活性剂对纳米铁酸锌在水中分散的稳定性的影响,探讨了不同种类分散剂用量、纳米铁酸锌浓度、超声波分散时间及pH对纳米铁酸锌水分散体系的影响。结果表明,最佳分散剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠,最佳分散工艺条件为:分散剂用量为0.3%,pH为3～5,超声波分散时间为15 min。     

纳米二氧化硅/氧化石墨烯复合物对普通硅酸盐水泥力学性能的影响

氧化石墨烯(GO)在水泥中的分散性较差,限制了其提高水泥基复合材料性能。采用溶胶-凝胶法制备了纳米二氧化硅/氧化石墨烯复合物(GOS),在模拟的水泥孔隙溶液中对比了GO和GOS的分散稳定性;同时,制备了添加纳米片的水泥浆体,研究了GO和GOS对其力学性能的影响。结果表明:GOS在水泥环境中的分散稳定性明显优于GO;与对照组相比,GO/水泥基复合材料的28 d抗折和抗压强度分别提高了20.48%和13.14%,而GOS/水泥基复合材料分别提高了35.42%和23.90%。微观分析表明,GO/水泥基复合材料内部形成花状水化晶体,GOS/水泥基复合材料内部的水化晶体彼此交联,结构致密,降低了水泥脆性,提高了韧性。     

石墨烯增强水泥基复合材料的多功能性研究

由于石墨烯及其衍生物具有良好的物理和机械性能,在高性能和多功能水泥基复合材料研发方面引起了广泛关注。本文针对石墨烯增强水泥基复合材料的相关研究成果进行了综合概述,总结了三种石墨烯分散方法,分析石墨烯填料对水泥复合材料流动性能、力学性能和水化行为的影响,并依据石墨烯为水泥基复合材料带来的导电性,导热性和电磁干扰性进行了分析,为将来智能水泥基复合材料提供了建设性的想法和指导。最后讨论了石墨烯增强水泥复合材料的未来前景和挑战,从而有助于未来的相关研究,建造智能和多功能的建筑材料。     

纳米TiO_2在EP中分散性研究

采用不同方法[包括EP(环氧树脂)的pH值调节法、EP中添加改性剂法和改性剂吸附包覆纳米TiO2法等]对纳米TiO2在EP中的分散性进行了研究。结果表明:上述改性方法均能促进纳米TiO2在EP中良好分散:当EP的pH值为3时,相应胶粘剂的剪切强度比pH值未调节体系提高了11.46%;采用EP中添加改性剂法,并且当改性剂为SDBS(十二烷基苯磺酸钠)时,相应胶粘剂的剪切强度比无改性剂体系提高了6.7%;采用改性剂吸附包覆纳米TiO2法,并且当改性剂为SDS(十二烷基磺酸钠)、KH-560(硅烷偶联剂)和SDBS时,相应胶粘剂的剪切强度比无改性剂体系分别提高了41.7%(SDS)、16.4%(KH-560)和9.4%(SDBS)。     

还原氧化石墨烯增强水泥基复合材料微观结构及力学性能

采用水热还原法制备了不同还原程度的还原氧化石墨烯(RGO),并将其添加到水泥浆体中,制得石墨烯增强水泥基复合材料。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、力学性能测试仪、扫描电子显微镜(SEM)对氧化石墨烯(GO)还原程度及水泥基复合材料的力学性能和微观结构进行测试。结果表明,在120℃水热条件下,控制不同还原时间可以得到不同还原程度的RGO;随着GO还原程度的提高,复合材料力学强度不断增加;RGO可使水泥更加密实,降低了水泥浆体的孔隙率,对水泥基复合材料起到增强增韧的作用。     

Properties of Canola Protein-based Plastics and Protein Isolates Modified Using SDS and SDBS

Canola protein isolates were prepared from canola meal flour using alkaline solubilization and acid precipitation. The isolates were treated with sodium dodecyl sulfate (SDS) and sodium dodecyl benzene sulfonate (SDBS) with concentrations between 1 and 5%. Functional property analysis of modified isolates revealed that water absorption and fat absorption increased by up to 115 and 78%, respectively, with increasing SDBS concentrations. Fat absorption of SDS-modified isolates showed a similar trend to that of SDBS-modified isolates (86% increase), but water absorption decreased (by 77%) in the 5% SDS treatment. SDS and SDBS treatments reduced the emulsifying activity of protein isolates by 34 and 30%, respectively. The denaturation effect of SDS and SDBS treatments increased the surface hydrophobicity of proteins and resulted in increased tensile strength (by 14 and 41%), tensile modulus (by 31 and 52%), and toughness (by 44 and 64%) of plastic specimens prepared using modified isolates. Only the 3% treatments of SDS and SDBS increased the elongation of plastics (by 22 and 11%, respectively) while other treatments did not show significant differences from the plastics that used non-modified isolates. The water absorption of plastics increased by 33% with the 5% SDS treatment; the SDBS treatments showed a 9% decrease in water absorption for the 1% treatment but no significant differences at higher concentrations. Denaturation by SDS and SDBS can be employed to alter functional properties of canola protein isolates as well as the mechanical properties of canola protein-based plastics.     

Composition‐dependent electrical and dielectric properties of polyaniline/graphene composites produced by in situ polymerization technique

Polyaniline (Pani)/Graphene nanocomposites with different compositions were prepared by in situ polymerization of aniline in presence of graphene oxide. Two types of Pani/graphene composites were prepared, composite‐1: where graphite powder as procured is used for preparation of composites, composite‐2: graphite powder is subjected ball milling for further reduction of graphite particles size and then used for preparation of composites. DC and AC resistivity of these composites have been found to be composition dependent. In fact composite‐2 exhibit lower resistivity compared to composite‐1 at same composition. However, both composites show frequency‐independent AC resistivity but frequency‐dependent dielectric constant and loss. POLYM. COMPOS. 36:445–453, 2015. © 2014 Society of Plastics Engineers     

The effects of graphene on the properties of acrylic pressure-sensitive adhesive

Graphene was examined as a conductive filler to reduce the surface resistivity of an acrylic pressure-sensitive adhesive (PSA). The graphene effectively reduced the surface resistivity; however it also reduced the peel strength of the PSA. This peel strength reduction could be minimized when the graphene was not mixed homogeneously but embedded in the PSA as a separate layer. In addition, the surface resistivity was reduced much more effectively. Typically, the surface resistivity reduced to one-millionth, when 1 part of graphene was imbedded as a separate layer in 100 parts of PSA, compared to that of homogeneously dispersed composite.