ZnO/EP复合材料的制备及其导热性能

采用溶胶-凝胶法制备纤锌矿型氧化锌(zinc oxide,ZnO)粉体,考察了煅烧温度对ZnO粉体质量的影响;将不同煅烧温度获得的ZnO填充于环氧树脂(epoxy resin,EP)得到系列ZnO/EP复合材料,采用红外光谱仪(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和场发射扫描电子显微镜(field emission scanning electron microscope,FESEM)对ZnO/EP复合材料进行结构和形貌表征,研究了ZnO粉体粒径及填充量对ZnO/EP复合材料导热性能的影响。结果表明,ZnO粉体粒径随煅烧温度升高而增大,其中700 ℃下制得的ZnO粉体粒径最大且纯度高。当ZnO填充量一定时,ZnO粉体粒径越大,越有利于提升ZnO/EP复合材料的导热性能;随ZnO填充量的增加,ZnO/EP复合材料的热导率不断提高,当ZnO体积分数为30.05%时,复合材料热导率达到0.54 W/(m·K),较纯环氧树脂提高了184%,且保持良好的力学性能。     

改性hBN填充氰酸酯复合材料的性能

采用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和N-(β-氨乙基)-α-氨丙基三甲氧基硅烷(Z6020偶联剂)两种偶联剂对六方氮化硼(hBN)粉体进行改性,将hBN粉体以11%的体积填充率填充氰酸酯,制备了hBN填充氰酸酯复合材料。研究了改性hBN对复合材料微观形貌、热导率和绝缘电阻的影响。结果表明:复合材料都具有优异的电绝缘性能;经偶联剂处理的hBN粉体颗粒表面形成了Si—O,提高了复合材料的热导率,并且当w(Z6020)为2.8%时,热导率最高,为1.19 W/(m·K)。     

具有抗菌活性的氧化锌/环氧树脂基纳米复合材料的研究

为了提高环氧树脂(EP)的抗菌性能,延长其使用寿命,采用纳米氧化锌(ZnO)粉末对脂环族EP进行改性,利用溶液浇注法制备了纳米ZnO/EP抗菌复合材料。研究了不同含量的纳米ZnO经硅烷偶联剂表面处理后,对复合材料的抗菌性能及力学性能的影响。结果表明:硅烷偶联剂处理后的纳米ZnO能够在EP中均匀分散;复合材料的抗菌性能随着纳米ZnO用量的增加而显著增大,加入1%纳米ZnO对大肠杆菌的抗菌率达到99.06%,对金黄色葡萄球菌的抗菌率达到99.00%;加入3%纳米ZnO时达到抗菌饱和,且弯曲强度出现极值,为EP的1.66倍;而纳米ZnO的加入对EP原有的固化温度和玻璃化转变温度几乎没有影响。     

硅藻土负载ZnO制备及填充PLA/PBAT复合材料性能

将硅藻土原土作为载体,采用吸附-化学沉淀方法制备硅藻土负载ZnO(D-ZnO),用其填充制备抗菌性PLA/PBAT复合材料。对比研究了D-ZnO和市售纳米ZnO填充PLA/PBAT复合材料后,复合材料的抗菌、力学和结晶性能。结果表明,硅藻土表面成功负载六方纤锌矿型ZnO,负载率为12.81%。硅藻土原土对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌基本没有抑菌作用。而D-ZnO对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有较强的杀菌作用,0.25 mg/mL D-ZnO水溶液处理大肠杆菌和金黄色葡萄球菌杀菌率达到100%。当采用1份D-ZnO填充PLA/PBAT复合材料时,其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌杀菌率可以达到99.5%和98.9%;采用相同含量的纳米ZnO填充PLA/PBAT复合材料时,其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌杀菌率仅为91.7%和90.9%。当D-ZnO填充量为1份时,PLA/PBAT/D-ZnO复合材料的力学性能变化较小,结晶度由5.9%提高至17.5%;而采用相同含量的纳米ZnO填充时,PLA/PBAT/ZnO复合材料的力学性能约下降了50%,并且,纳米ZnO对PLA/PBAT成核具有抑制作用。     

环氧树脂/聚多巴胺改性铝粉导热绝缘复合材料的制备与性能研究

采用化学包覆的方法在平均粒径分别为4.5 μm和20 μm的铝(Al)粉上包覆一层有机聚多巴胺(PDA),以环氧树脂(EP)为基体,包覆改性后的铝粉（PDA@Al）为导热填料,采用浇铸法制备了高导热绝缘环氧基复合材料(EP/PDA@Al)。结果表明,PDA@Al的加入有利于提高EP的热稳定性以及热导率,且当PDA@(20 μm)Al的含量为20 %(质量分数,下同)时,复合材料的热导率为0.521 W/（m·K）,相比纯EP的热导率提高了184 %;相对纯Al填充的EP复合材料,EP/PDA@Al复合材料的绝缘性能显著提高。     

圆锥式混炼器对EP/ZnO晶须复合材料性能的影响

采用自制的圆锥式混炼器对环氧树脂(EP)/ZnO晶须复合材料进行共混。研究了ZnO晶须含量、混炼器混合和机械混合两种方式以及混炼器混炼间隙对EP/ZnO晶须复合材料力学性能和导热系数的影响。研究发现,无论采用何种混合方式,随着ZnO晶须含量的增加,EP/ZnO晶须复合材料的力学性能都呈现出先增大后减小的趋势;混炼器混合的效果好于机械混合。EP/ZnO晶须复合材料的拉伸强度和冲击强度在混炼器混炼间隙为1 mm、ZnO晶须质量分数分别为5%和2%时取得最大值,分别为31.55 MPa和12 kJ/m2,相比同体系下的机械混合方式,EP/ZnO晶须复合材料的拉伸强度和冲击强度分别提高了14.3%和74.4%。继续增大混炼器混炼间隙会导致EP/ZnO晶须复合材料的力学性能变差。EP/ZnO晶须复合材料的导热系数随ZnO晶须含量的增加而增大,但混合方式对其影响不大;当ZnO晶须含量相同时,随着混炼器混炼间隙的增大,EP/ZnO晶须复合材料的导热系数有小幅增加。     

EP/BMI树脂基碳纤维复合材料的制备与性能表征

以环氧树脂(EP)、双马来酰亚胺(BMI)、4,4’-二氨基二苯砜(DDS)和短切碳纤维(SCF)等为主要原料制备了EP/BMI/DDS/SCF复合材料,并研究了SCF添加量对复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明,当SCF添加量为0.25 %(质量分数,下同)时,EP/BMI/DDS/SCF复合材料的力学性能提高最大,其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度比未添加SCF时的EP/BMI/DDS复合材料分别提高了48.52 %、32.15 %、25.77 %以及150.91 %;此外,SCF的加入有助于提高复合材料的热性能。     

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)。     

环氧树脂/改性AIN导热绝缘复合材料的制备与性能研究

将改性后的高导热的AIN与环氧树脂(EP)进行复合制备了Ep/改性AIN导热绝缘复合材料.研究了改性AIN的含量对EP/改性AIN复合材料的导热性能、电绝缘性能、粘接性能、热稳定性能及微观结构的影响.结果表明,当AlN体积分数为30%时,EP/改性AIN复合材料的热导率达到O.75 W (m·K),约为EP的4倍;线胀系数为6.3×10-5 K-1,仅为EP的50%左右;体积电阻率为1×1013Ω·cm,具有电绝缘性能.EP/改性AIN复合材料具有优于EP的粘接能力.     

六方氮化硼合成及其对导热硅橡胶性能的影响

采用硼酸-三聚氰胺法合成了六方氮化硼(h-BN)粉体,研究了原料配比、煅烧温度对h-BN粉体物相组成、纯度、结晶度和微观形貌的影响。将表面改性的h-BN粉体与硅橡胶复合,制备了氮化硼/硅橡胶复合材料,研究了h-BN加入量对复合材料导热性能和力学性能的影响。结果表明:当硼酸和三聚氰胺的摩尔比为3:1,煅烧温度为1950℃时,h-BN粉体具有较高的纯度、结晶性和产率;当h-BN加入量为2wt.%时,氮化硼/硅橡胶复合材料的热导率、拉伸强度和撕裂强度分别为0.24 W/(m·K)、9.45 MPa和18.48 MPa。     

脱醇型室温硫化导热硅橡胶的研究

采用氧化锌(ZnO)为导热填料,研究了填料对脱醇型室温硫化(RTV)硅橡胶力学性能、导热性能的影响.结果表明,在满足加工性能的前提下,随着填料用量的增加,硫化后硅橡胶的拉伸强度显著提高,由ZnO填充量10份时的0.55MPa增大至2.53MPa,而断裂伸长率下降,由309%下降至209%,100%定伸应力、硬度、撕裂强度均随填料填充量的增加而增加.随着导热填料ZnO用量的增加,RTV硅橡胶的热导率逐渐升高,当用量70份时,热导率达2.142W/m*K;随着温度的升高,填充70份ZnO的硅橡胶的热导率呈现出逐渐升高的趋势,在30℃时为2.29W/m*K,而在150℃时,热导率升高至5.9W/m*K.     

偶联剂对 PA6/h-BN 复合材料导热性能的影响及复合材料制备工艺优化

以硅烷偶联剂(KH550)与钛酸酯偶联剂(TM-P)改性氮化硼(h-BN)为导热填料,聚酰胺6(PA6)为基体,通过熔融共混法制备了导热绝缘复合材料。并通过正交实验研究了h-BN粒径、偶联剂用量和h-BN填充量对复合材料导热性能的综合影响。结果表明,在h-BN体积分数为20%,KH550、TM-P最佳用量分别为2.5%、1%(偶联剂与h-BN质量比)时,TM-P对复合材料热导率的提升效果优于KH550;复合材料的热导率提升率随h-BN添加量的增加呈先增加,然后不变,再减小的趋势;复合材料的屈服强度随h-BN填充量的增加而减小,KH550对复合材料力学性能的改善优于TM-P;TM-P用量为1%,h-BN体积分数为25%,h-BN粒径为10~15μm时复合材料的热导率为2.446 W/(m·K)。     

高导热高绝缘FEP/AlN复合材料的研究

采用聚全氟乙丙烯(FEP)为基体,偶联处理的氮化铝(AlN)为填料,通过共混、模压等方法制备了高导热、高绝缘的FEP/AlN复合材料.结合材料导热计算模型,分析了AlN用量对材料热导率、体积电阻率、力学以及流变性能的影响.结果表明:随AlN填充量的增加,复合材料的热导率呈近线性增加,当AlN的质量分数为30%时,材料的热导率可达2.22 W/(m·K),体积电阻率可达1.5×1015 Ω·cm,并具有较好的力学性能和流变性能.     

磨碎碳纤维增强环氧树脂复合材料的性能研究

利用两种不同的磨碎碳纤维粉体(CFP)填充环氧树脂(EP),通过熔融共混制备了EP/CFP复合材料。研究了CFP含量、长度与复合材料导电性能、力学性能和热稳定性能的关系,并考察了材料断口形貌。研究表明:P-100型CFP填充的质量分数为25%时,EP/CFP材料的体积电阻率为1.34×106Ω·cm;拉伸强度、拉伸弹性模量、冲击强度和弯曲强度较EP分别提高了124%、186%、98.7%和66.7%,同时材料的热稳定性也略有提高。     

EP/GNs/MWCNTs复合材料的导热性能

以多壁碳纳米管(MWCNTs)和石墨烯纳米微片(GNs)为导热填料,环氧树脂(EP)为基体采用溶剂和超声分散法,制备了EP/GNs/MWCNTs导热复合材料,并与EP/MWCNTs及EP/GNs复合材料的导热性能进行了对比。采用透射电子显微镜观察其微观结构,采用Hot Disk热导率测试仪测试其导热性能,采用差示扫描量热法和热重分析仪测试其耐热性及热稳定性。结果表明,MWCNTs和GNs共同作为EP导热填料时,相比于单组分填料(MWCNTs或GNs)更易形成导热网络;EP的热导率、玻璃化转变温度(Tg)和热分解温度均随着MWCNTs或GNs含量的增加而提高,其中,GNs更有利于提高EP的热导率和热分解温度,MWCNTs更有利于提高EP的Tg。在相同的导热填料含量下,相对于其中的任一单一填料,MWCNTs/GNs共同作用时,对热导率的提高有更显著的效果,且随着其中GNs比例的增加,热导率逐渐增大。当GNs和MWCNTs的体积分数分别为0.6%和0.4%时,EP/GNs/MWCNTs复合材料的热导率、Tg和起始分解温度分别为0.565 W/(m·K),152℃和316℃,分别比纯EP提高了132.5%,34.5%和8.2%。     

高热导率聚丙烯/石墨复合材料的制备与性能

为了提高聚丙烯(PP)的导热性能,扩大其使用范围,采用价格低廉的商用石墨对PP进行改性,利用转矩流变仪制备了PP/石墨导热复合材料。研究了粒径为2μm和20μm的石墨及其复配对复合材料热导率及力学性能的影响。结果表明,复合材料的热导率随着石墨用量的增加而显著增大,20μm石墨填充的复合材料热导率高于2μm石墨填充的复合材料;由于石墨的各向异性,层内热导率远高于层间热导率;将两种粒径的石墨复配,固定石墨总质量分数为40%,当2μm石墨与20μm石墨质量比为1︰5时,复合材料层间和层内热导率达到最大,分别为1.125 W/(m·K)和2.897 W/(m·K),比相同用量下单一2μm石墨填充PP分别提高了121%和61%,比单一20μm石墨填充PP分别提高了3.6%和20%。随石墨用量增加,单一粒径石墨填充的复合材料拉伸强度和弯曲强度呈现先减小后增大的趋势,随复配填料中20μm石墨用量增加,复配填料填充复合材料的力学性能呈下降趋势,但弯曲强度变化不大,拉伸强度也在10 MPa以上。     

无机填料改性端羟基液体丁腈橡胶/环氧树脂复合材料的耐磨性能

用端羟基液体丁腈橡胶(HTBN)与2,4-甲苯二异氰酸酯进行反应得到HTBN预聚体,用其对环氧树脂(EP)进行化学改性制备HTBN/EP复合材料,考察了无机填料的种类和用量对复合材料耐磨性能的影响,并用扫描电子显微镜对材料磨损表面进行了观察。结果表明,与单独填充陶瓷微珠、陶瓷微珠/二硫化钼(质量比1∶1)相比,用质量分数为150%(以HTBN/EP复合材料的质量为100%计)的陶瓷微珠/金刚砂混合填料(质量比1∶1)填充HTBN/EP复合材料,复合材料的耐磨性能较好,表面磨损程度较小。     

氢氧化镁阻燃剂填充EVA共聚物力学性能研究

研究了普通氢氧化镁、六角片状氢氧化镁和硬脂酸(SA)改性氢氧化镁分别填充到乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)中制得的复合材料的力学性能。用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)对3种类型氢氧化镁及EVA/氢氧化镁复合材料的结构和形貌进行了分析。结果表明:相比普通氢氧化镁,六角片状氢氧化镁和SA改性的氢氧化镁有效地降低了表面极性,大大降低了对复合材料的力学性能的影响;4%(质量分数)SA改性氢氧化镁在EVA树脂中的分散性均匀,填料表面与树脂表面的界面黏结性较好;氢氧化镁(MH)粉体的加入增加了EVA/MH复合材料的拉伸强度,其中4%(质量分数)SA改性氢氧化镁粉体对复合材料拉伸强度的影响最大,六角片状氢氧化镁影响最小;氢氧化镁粉体填充量达到60质量份(60质量份氢氧化镁填充至100质量份EVA中)时,断裂伸长率降低到100%以下,复合材料力学性能急剧恶化。     

环氧树脂/氧化锌晶须/氮化硼导热绝缘复合材料的研究

以环氧树(脂EP)为基体,分别以氧化锌晶(须ZnOw)和ZnOw/氮化硼(BN)混合物为导热填料,制备了EP导热绝缘复合材料。研究了填料含量对复合材料导热性能、电绝缘性能及力学性能的影响,并利用扫描电镜对复合材料的断面形貌进行了观察。结果表明:随着导热填料含量的增大,复合材料的导热系数和介电常数增大,体积电阻率下降,而拉伸强度呈先增大后减小的趋势;在填料含量相同的情况下,EP/ZnOw/BN复合材料比EP/ZnOw复合材料具有更好的导热性能;当填料体积分数为15%时,EP/ZnOw/BN复合材料的热导率为1.06W/(mK)而,EP/ZnOw复合材料的热导率仅为0.98W/(mK)。     

CNTs/TDE85环氧复合材料的热物理和力学性能

将功能化碳纳米管(CNTs)通过超声和离心分散方法添加到TDE85环氧树脂中,制备出了CNTs质量含量不同的CNTs/TDE85复合材料;开展了CNTs含量对其电导率、热导率以及力学性能影响规律的实验研究;同时还采用DM软件对该复合材料的电导率和热导率进行了预测分析。结果表明,CNTs/TDE85复合材料电导率与热导率对应CNTs含量的渗流阈值均为0.2wt%左右,当CNTs含量为0.5wt%,相比纯环氧试样,电导率提高了6个数量级,热导率从0.180W·(m·K)-1提高到了0.211W·(m·K)-1;CNTs含量为0.2%~2%的试样其电导率为10-7~10-5S·cm-1数量级,均具有良好的抗静电能力。CNTs在复合材料中的有效长径比在10~100,与实验结果吻合。添加0.5wt%含量CNTs时,玻璃化转变温度(Tg)、弯曲强度和模量分别提高了约6%、47%和5%。