EP/CFDSF/CNTs复合材料的力学性能和电学性能

采用浓硝酸和浓硫酸改性碳纳米管(CNTs),然后以环氧树脂(EP)为基体、碳纤维双层间隔织物(CFDSF)为增强体制备了EP/CFDSF/CNTs复合材料,研究了改性CNTs含量对EP/CNTs和EP/CFDSF/CNTs复合材料力学性能及电学性能的影响。结果表明,随改性CNTs含量增加,两种复合材料的弯曲强度和缺口冲击强度均先升高后降低,当改性CNTs的含量为2.5份时,两种复合材料的力学性能最好,EP/CFDSF/CNTs复合材料的弯曲强度和缺口冲击强度分别为145.18 MPa和18 kJ/m~2,分别较EP/CNTs复合材料提高了12.5%和18.4%。随改性CNTs含量增加,两种复合材料的体积电阻率降低,当达到渗滤阈值即改性CNTs的含量为2.5份后下降明显,EP/CNTs复合材料的体积电阻率为25.9Ω·cm,而EP/CFDSF/CNTs复合材料的体积电阻率为20.85Ω·cm。     

聚氯乙烯/炭黑电力屏蔽材料的制备及性能分析

采用熔融共混法制备了聚氯乙烯/炭黑(PVC/CB)复合材料,分析了CB经KH550改性前后对复合材料性能的影响,并进一步研究了CB的用量对复合材料力学性能、体积电阻率、电磁屏蔽性能及热性能的影响。结果表明:随着CB用量的增多,复合材料的拉伸强度逐渐提高,在CB用量为25%时达到最大值,继续增大CB用量,拉伸强度降低;PVC/MCB的拉伸强度优于PVC/CB;体积电阻率则随着CB的增加逐渐降低,在CB用量达到25%时,该值突然显著降低,在复合材料内部发生了导电渗逾。PVC/MCB的电磁屏蔽性能明显优于PVC/CB复合材料,CB在25%的填充量下可以形成完善的导电网络,复合材料具有较好的电磁屏蔽性能。最终确定CB填充量为25%,可以制得综合性能优异的PVC/MCB导电聚合物屏蔽材料。     

PCL/CNTs复合材料的性能

以聚己内酯(PCL)和碳纳米管(CNTs)为主要材料,采用熔融共混制备PCL/CNTs复合材料。随着CNTs含量增加,以直径为10 nm的CNTs(简称CNTs10)制备的PCL/CNTs10复合材料的拉伸强度先增加后降低,以直径为5 nm的CNTs(简称CNTs5)制备的PCL/CNTs5复合材料的拉伸强度先减小后增大,断裂伸长率先降低后增加,体积电阻率逐步降低。CNTs含量相同时,PCL/CNTs5复合材料的体积电阻率小于PCL/CNTs10;CNTs5含量分别为12%和14%时,复合材料的体积电阻率分别为0.92Ω·cm和0.52Ω·cm。扫描电子显微镜分析发现,随着CNTs含量增加,复合材料表面暴露的CNTs5数量逐渐增多,当CNTs10含量≥12%和CNTs5含量≥10%时出现一定的团聚。CNTs5含量为12%的复合材料综合性能最佳,其体积电阻率为0.92Ω·cm、拉伸强度为26.4 MPa、断裂伸长率为267.7%、撕裂强度为46.0 N/cm;在3.7 V直流电压下通电12 min,可从28℃上升到36℃,20 min后达到38℃,随后温度缓慢上升,该复合材料在热敷保健和医疗器械领域具有良好的应用前景。     

聚丙烯/炭黑/废纸纤维导电复合材料的性能研究

通过熔融共混方式制备了聚丙烯/炭黑/废纸纤维导电复合材料，研究废纸纤维含量和炭黑含量对复合材料体积电阻率、力学性能、流变性能和热稳定性能的影响，并通过扫描电镜分析了废纸纤维及炭黑在复合材料基体中的分散情况。结果表明：废纸纤维的加入有效降低复合材料的体积电阻率。当炭黑含量为12%时，随着废纸纤维含量由0增至10%，复合材料体积电阻率由2.41×1014Ω·cm降至9.3×108Ω·cm。废纸纤维能够有效提高复合材料的力学性能，当炭黑含量为12%、废纸含量为10%时，复合材料的拉伸模量、弯曲模量、冲击强度相比于未添加废纸时分别提高24%、35%和11.7%。废纸纤维的加入增加复合材料的平衡转矩，降低熔体流动速率，含量较高时影响作用明显。废纸纤维的加入降低聚丙烯/炭黑复合材料的热稳定性。     

POM/GF-MWCNTs复合材料的制备及其性能研究

将经γ氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）处理后的多壁碳纳米管（MWCNTs）接枝到玻璃纤维（GF）表面,制成GF-MWCNTs复合填料,通过双螺杆挤出机熔融共混制备出聚甲醛（POM）/GF-MWCNTs复合材料,并对其力学性能、热性能及电性能进行了测试。结果表明,GF-MWCNTs添加量较低时,复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度都有所提高,且分别在3 %（质量分数,下同）和1 %时达到最大值,之后则随着填料含量的增加而不断降低;当GF-MWCNTs的添加量达到10 %时,复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度已然低于纯POM;加入GF-MWCNTs提高了复合材料的热稳定性,使POM的结晶温度和结晶度提高;GF-MWCNTs能降低复合材料的体积电阻率,但由于未在POM基体中形成逾渗网络,复合材料导电性提高并不明显。     

HDPE/CB/PA6复合材料的导电与力学性能研究

为了改善尼龙6低温与干态存在着冲击强度低、纤维状易于电荷富集的缺陷,制备了高密度聚乙烯(HDPE)/导电炭黑(CB)/尼龙6(PA6)复合材料。首先制备了HDPE/CB共混物作为功能改性剂,再以马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)为增容剂,通过双螺杆挤出机熔融共混制备了HDPE/CB/PA6复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机、高阻计等方法,研究了添加增容剂和HDPE与PA6配比以及导电炭黑粒子含量对复合材料力学性能和导电性能的影响。结果表明,加入5 phr的增容剂POE-g-MAH,明显提高了HDPE与PA6的界面黏附力,复合材料相容性较好;当HDPE与PA6的质量比为35/65时,复合材料的断裂伸长率从纯PA6的88%增加到251%,缺口冲击强度从12.5 kJ/m~2增加到53.7 kJ/m~2;当导电炭黑的含量增加到2.5 phr时,复合材料的室温体积电阻率降低了7~10个数量级,约为10~8Ω·cm。     

聚苯乙烯/膨胀石墨导电复合材料性能研究

以聚苯乙烯为基体,膨胀石墨为填料,邻苯二甲酸二辛酯为增塑剂,通过熔融共混法制备复合材料。并研究了复合材料的导电性能、力学性能和熔体流变性能与膨胀石墨含量的关系。主要结论如下:随着膨胀石墨含量的增加,复合材料的体积电阻率逐渐减小,渗流阈为5%,复合材料的体积电阻率最小为8.65×10~5(Ω·cm),膨胀石墨的含量为13%。当膨胀石墨含量在5%~10%之间时,复合材料的导电性迅速变化。而复合材料的拉伸强度则随之先减小后增大,当膨胀石墨含量为5%时,拉伸强度最小为4.52 MPa。冲击强度小增大后减小,当膨胀石墨含量为5%时,冲击强度最大,为7.5 kJ/m~2。     

分散剂在聚丙烯/炭黑抗静电材料中的应用

应用两种分散剂(Altfona 3050和 Altfona 3020)制备了聚丙烯/炭黑(PP/CB)复合材料,在 PP 中添加8份 CB和2份分散剂1时,PP/CB/分散剂1复合材料的体积电阻率从8.25×10~(16) Ω·cm 下降至1.08×10~6 Ω·cm,得到了静电消除材料。分散剂1和2在降低 PP/CB 复合材料体积电阻率的同时,对基体材料的拉伸强度影响不大。扫描电子显微镜分析表明,在 PP/CB 复合材料中,CB 在分散剂1的良好润湿下的分散粒径达到纳米尺度。     

环氧树脂/碳纤维/绢云母复合材料性能研究

采用环氧树脂(EP)与短碳纤维(SCF)通过熔融共混法制得体积电阻率较低的EP/SCF复合材料,其渗滤阈值为10%。再以EP/SCF(67/25)复合材料的配比为基准,加入不同质量份的经2%硬脂酸改性的绢云母,制备出EP/SCF/绢云母复合材料。实验结果表明,当EP、SCF、绢云母的质量比为67∶25∶10时,复合材料的体积电阻率为2.25×108Ω·cm,拉伸强度、拉伸弹性模量和冲击强度比EP分别提高了78.5%、57.5%和43.6%。     

炭黑/废纸导电纤维的制备及其在聚丙烯中的应用

利用多巴胺氧化自聚合将炭黑粘附到废纸纤维表面,制备了炭黑/废纸柔性导电纤维,分析了炭黑含量对纤维导电性能的影响,然后,将该导电纤维与聚丙烯熔融共混制备复合材料,分析了导电纤维添加量对复合材料导电和力学性能的影响。结果表明,聚多巴胺将炭黑均匀粘附在废纸纤维表面,纤维的电阻率随着炭黑含量增加而逐渐降低,当炭黑含量为15%时,废纸纤维的电阻率log ρ下降至2.16Ω·cm。柔性导电纤维能更好地控制聚丙烯复合材料电导率降低幅度,当纤维添加量为15%(炭黑含量为2.27%)时,复合材料的表面电阻率为3.71×10¹⁰Ω,体积电阻率为2.45×10¹¹Ω·cm,能达到抗静电级别。此时,复合材料的弹性模量和拉伸强度分别为565.65和17.01 MPa,模量提高了1.07%,但强度降低了32.82%。     

LDPE/SEBS/CB电致形状记忆复合材料的结构与性能

通过熔融共混法将热塑性弹性体氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)和低密度聚乙烯(LDPE)制成形状记忆聚合物(SMP)材料;在SMP材料中填充导电炭黑(CB),制成具有电致形状记忆特性的LDPE/SEBS/CB复合材料。通过SEM、DSC分析和力学性能、电性能、记忆性能测试,研究了CB含量对电致SMP材料结构与性能的影响。结果表明:当CB含量达到20%时,LDPE/SEBS/CB复合形状记忆材料的体积电阻率降至103Ω·cm左右,CB的导电网络趋于稳定;并且LDPE/SEBS/CB(2:2:1)复合形状记忆材料的形状固定率约90%,常温拉伸和高温拉伸时均表现出较高的形状回复率(约90%),拉伸模量约170MPa,拉伸强度约9.5MPa,断裂伸长率约400%。     

煤矸石改性聚丙烯性能研究

采用熔融共混制备了不同配比的聚丙烯（PP）／煤矸石（coal gangue）复合材料,与纯PP材料相对照,分别研究了复合材料的表面电阻率、体积电阻率,热变形温度以及拉伸强度,弹性模量、硬度等力学性能。结果表明：加入煤矸石能明显降低PP的表面电阻率和体积电阻率,起到较好的抗静电效果。当煤矸石含量约为20％时．复合材料的表面电阻率和体积电阻率均达到最小,分别为2．4×10^8Ω·cm和3．8×10^8Ω·cm,抗静电效果最佳;随着煤矸石填充量的增加,复合材料的力学性能呈现先下降后上升的趋势。材料的拉伸强度和断裂伸长率均在10％时下降至最小,而复合材料的硬度则随煤矸石用量的增加逐渐增强,其综合力学性能约在煤矸石含量为15％时达到最佳值;热变形温度随煤矸石用量的增加没有明显的下降。因此煤矸石含量约为15％的PP改性复合材料可用于生产静电逸散材料。     

碳纳米管/石墨烯协同改性碳纤维复合材料的制备及性能

利用偶联剂（KH570）改性的石墨烯（GO）和酸化的多壁碳纳米管(MWCNTs)协同改性聚丙烯腈（PAN）基碳纤维制备得到PAN/MWCNTs/GO基碳纤维（MPG）,以此为原料,采用湿法造纸技术,制备PAN/MWCNTs/GO基碳纤维复合材料（MPG P）。利用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜,对MPG纤维进行表征,并利用四探针测试仪、万能试验机和多孔材料分析仪,研究了MPG-P材料的导电性能、力学性能、孔径分布以及孔隙率。结果表明,当MWCNTs/GO含量为0.2 %（质量分数,下同）时,MPG P表现出最佳的拉伸强度(37.21 MPa),电阻率为13.17 mΩ·cm,孔隙率为63.7 %;当MWCNTs/GO=1/2（质量比,下同）时,表现出最佳的拉伸强度(40.13 MPa),比纯PAN复合材料(30.18 MPa)提高了32.97 %,电阻率为13.52 mΩ·cm,孔隙率为65.2 %。     

PS/纳米MoS2复合材料的研究

采用熔融共混的方法制备了PS/纳米MoS2复合材料,并应用高阻仪、DSC等研究了该复合材料的电性能和热性能,同时测试了该复合材料的力学性能.结果表明,随着纳米MoS2用量的增加,复合材料的体积电阻率明显下降,当MoS2用量为25份时,复合材料的体积电阻率达到109Ω·cm;复合材料的热稳定性也得到提高;同时,复合材料的拉伸强度和冲击强度提高,而弯曲强度有所降低.     

聚丙烯/碳纤维/氮化硼导热绝缘复合材料的制备

研究聚丙烯(PP)/碳纤维(CF)/氮化硼(BN)复合材料的导热绝缘性能。结果表明,CF的含量达15%时,PP/CF复合材料的体积电阻率大幅度下降,出现逾渗现象;基于PP/CF(15%)填加不同含量的BN,当BN的含量达到20%。PP/CF/BN复合材料的热导率达0.939 5 W/(m·K),比纯PP提高近4倍,其体积电阻率为1.3×1014Ω·cm。     

改性铝塑膜回收料/MWCNT复合材料的制备及性能研究

以高密度聚乙烯(HDPE)改性的铝塑膜回收料为基础原料,通过熔融共混的方式制备了铝塑膜改性料/多壁碳纳米管(MWCNT)复合材料。首先以乙醇和水的混合溶液作为溶剂,用硅烷偶联剂KH560对MWCNT进行表面处理,通过红外光谱、扫描电镜对改性MWCNT的结构进行表征,红外数据表明MWCNT表面成功引入了硅烷偶联剂分子。考察了MWCNT含量对复合材料力学性能、流变性能及电磁屏蔽性能的影响。结果显示:复合材料的弯曲强度、拉伸强度及缺口冲击强度均随MWCNT含量的增加呈现先增大后减小的趋势。加工流动性随MWCNT含量的增加呈逐渐降低的趋势。体积电阻率随MWCNT含量增加逐渐降低,电磁屏蔽效能逐渐升高。当MWCNT的含量为8%时,复合材料的体积电阻率为5.3×10~5Ω·cm,主体电磁屏蔽效能达到了20～30 dB。     

PTW增强POM/TPU复合材料的制备及性能研究

以钛酸钾晶须(PTW)为增强体,采用熔融共混和注射成型法,制备了聚甲醛(POM)/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/PTW复合材料。研究了PTW含量对POM/TPU复合材料力学性能的影响,并借助扫描电子显微镜(SEM)分析了冲击断面形貌。结果表明,TPU的加入有效改善了纯POM的韧性,当TPU含量为10%(质量分数,下同)时,缺口冲击强度是纯POM的2.5倍,但拉伸强度和弯曲强度有所下降;PTW的加入对POM/TPU有较好的增强效果,当PTW含量为15%时,复合材料的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、缺口冲击强度分别为35.91 MPa、24.17%、144.94MPa、12.26GPa、112.1kJ/m2,拉伸模量、弯曲模量、缺口冲击强度与POM/TPU相比分别提高了14.7%、54.2%和9.2%,综合力学性能达到最佳。     

碳纤维分布状态对PE-HD/EVA/CF复合材料导电性能的影响

采用硅烷偶联剂 KH560对碳纤维(CF)进行了处理,并探讨了 CF 含量对 PE-HD/CF 以及 PE-HD/EVA/CF复合材料导电性能的影响。结果表明,随着 CF 含量的增加,PE-HD/CF 体系的体积电阻率从6.16×10~(14)Ω·cm 下降到1.54×10~7Ω·cm,表面电阻率从2.59×10~(16)Ω下降到5.74×10~9Ω;而 PE-HD/EVA/CF 复合体系中体积电阻率从1.91×10~(13)Ω·cm 下降到3.27×10~8Ω·cm,表面电阻率从5.72×10~(15)Ω下降到6.18×10~8Ω,表明加入 EVA 有利于提高复合体系的导电性能。当 CF 含量为5份时,复合材料的体积电阻率达到最小值。研究还表明,随着 CF 含量的增加,CF 沿着外力方向出现很明显的取向,沿着 CF 取向方向材料的体积电阻率和表面电阻率均有所下降。     

HDPE/改性蛭石复合材料的制备与气体阻隔性能研究

利用改性后的蛭石作为填充材料,通过熔融共混法制备了高密度聚乙烯(HDPE)/改性蛭石复合材料。研究了改性蛭石的添加量对复合材料热稳定性能、结晶性能、力学性能和氧气阻隔性能的影响。结果表明,相比纯HDPE,HDPE/改性蛭石复合材料仍能保持较好的拉伸强度,当含量为1%时拉伸强度为24.1 MPa,断裂伸长率先提高后下降,当含量为0.5%时断裂伸长率达到最高为535%;改性蛭石的加入提升了材料的韧性,当改性蛭石含量为1%时材料缺口冲击强度达到最高为45.8 kJ/m²;HDPE/改性蛭石复合材料的氧气阻隔性能明显提升,当改性蛭石含量为1%时材料的氧气阻隔性能达到最优,氧气渗透系数为6.9×10^-15 cm³·cm/(cm²·s·Pa)。     

硅改性BPA-PA酚醛环氧树脂导电胶的合成及性能

以双酚A多聚甲醛酚醛树脂（BPA-PA酚醛树脂）、二甲基二甲氧基硅烷和环氧氯丙烷为原料,通过酯交换反应和亲核取代反应得到硅改性BPA-PA酚醛环氧树脂。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）分析进行结构确证。结合非等温DSC、T-β外推直线和FTIR分析研究了最佳固化工艺条件。探讨了不同硅烷添加量对硅改性BPA-PA酚醛环氧树脂性能的影响。最后以硅改性BPA-PA酚醛环氧树脂为基体树脂,加以导电填料和助剂,制备出中温型导电胶。对导电胶进行拉伸剪切强度、体积电阻率和热重测试分析,结果显示：自制硅改性BPA-PA酚醛环氧树脂导电胶拉伸剪切强度达到20.18MPa、体积电阻率达到7.44×10^-4Ω·cm,残炭量达到68.89%。相对市售E-51环氧树脂所制导电胶,自制硅改性BPA-PA酚醛环氧树脂导电胶拉伸剪切强度提高5.73MPa,体积电阻率降低3.86×10^-4Ω·cm,残炭量提高7.49%。