聚醚酰亚胺/氧化石墨烯复合材料的制备与性能

利用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),通过溶液共混的方式制备聚醚酰亚胺/氧化石墨烯(PEI/GO)复合材料。采用XRD、FT-IR、AFM、拉伸、TGA等手段对其结构和性能进行研究。结果表明,当氧化石墨烯含量为质量分数0.3%时,复合材料的拉伸强度提高了41.7%;氧化石墨烯的加入,增强了复合材料的电导性和热稳定性。     

聚酰亚胺/氧化石墨烯复合材料的制备及其性能

以自制的氧化石墨烯(GO)为改性填料,通过原位聚合法制备了聚酰亚胺(PI)/GO复合材料,并对其形貌、结构和性能进行了表征和测试。结果表明:GO的引入未对PI结构产生破坏作用,且有效提高了PI的力学性能、热稳定性和介电性能,降低了吸水率;当GO质量分数为1.5%时,PI/GO复合材料的拉伸强度达126.9 MPa,较PI提高了55.7%;吸水率由3.65%降至0.92%,质量损失5%时的温度较PI提高了5.8℃;当GO质量分数为2.0%时,介电常数(0.1 MHz)较PI提高了83.1%。     

还原氧化石墨烯对PP结晶和力学性能的影响

采用硼氢化钠对氧化石墨烯(GO)进行还原制备了还原氧化石墨烯(GE),通过熔融共混法制备了还原氧化石墨烯/聚丙烯(GE/PP)复合材料。研究了不同的GE用量对GE/PP复合材料的结晶性能和力学性能的影响。结果表明:随着GE含量增加,GE在PP中的分散性得到改善;GE质量分数增加到2.0%时,复合材料的结晶温度提高了4.4℃,结晶能力提高,拉伸强度提高了12.9 MPa。     

原位制备GO/PET复合材料的结构与性能

采用溶剂置换法制备了分散均匀的氧化石墨烯(GO)/乙二醇(EG)溶液,进而通过原位聚合法制备了氧化石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯(GO/PET)复合材料,探讨了溶剂置换法对GO在溶剂中分散性能的影响,并研究了GO含量对PET基复合材料结构与性能的影响。结果表明,通过溶剂置换法预处理,再经原位聚合制备的GO/PET复合材料中的GO分散均匀,无明显团聚现象。随着GO含量的增加,复合材料的熔融温度和拉伸强度明显降低,但结晶温度与弹性模量明显提高。当GO含量为0. 01%时,拉伸强度最大,为52. 9 MPa,与纯PET相比,提高了12%;当GO含量为0. 5%时,弹性模量最大,为2 297. 2 MPa,比纯PET相比提高了16%。     

聚乙烯醇/石墨烯复合材料的制备及其性能

采用超声辅助Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),采用机械共混法,辅以化学还原法制备了聚乙烯醇(PVA)/石墨烯(RGO)复合材料,对有关产物进行了表征和测试。结果表明:适量引入RGO可有效改善PVA的力学性能、热稳定性和导电性能,当RGO质量分数为1.5%时,PVA/RGO抗拉伸强度达45.2 MPa,比PVA提高了27%,电导率比PVA提高了6个数量级;当RGO质量分数为2.0%时,PVA/RGO玻璃化温度达到85.6℃,比PVA提高了8.0℃。     

环氧树脂/氧化石墨烯复合材料的制备及性能

采用改进的Hummers法制得氧化石墨烯(GO),用溶剂混合法制备了环氧树脂(EP)/GO复合材料,对有关产物结构进行了表征,研究了GO含量对复合材料力学和热学性能的影响。结果表明:GO分子中存在含氧基团,其层间距约为天然石墨的2.24倍;当GO质量分数为1.0%时,EP/GO复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均达到最大值,分别比EP提高了80%和69%,断裂面呈韧性断裂特征;当GO质量分数为1.5%时,EP/GO复合材料的玻璃化转变温度达128.4℃,比纯EP提高了7.8℃。     

EDA-GO/CPE/PS纳米复合材料的制备及性能研究

选取氯化聚乙烯(CPE)弹性体为增韧剂,乙二胺接枝氧化石墨烯(EDA-GO)为纳米填料,经熔融共混法制备了CPE/聚苯乙烯树脂(PS)和EDA-GO/CPE/PS纳米复合材料。采用红外光谱、拉伸测试、冲击测试和熔融指数测试方法研究了EDA-GO的表面结构,复合材料的拉伸性能、冲击性能和熔融流动性能。结果表明,乙二胺(EDA)已成功接枝于氧化石墨烯(GO)的表面上;在CPE/PS复合材料中,材料的拉伸强度和冲击强度的变化规律与一般弹性体增韧塑料的规律一致;在EDA-GO/CPE/PS纳米复合材料中,随着EDA-GO含量的增加其拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率和弹性模量都有先上升后下降的趋势,当EDA-GO质量分数为0.5%时,拉伸强度达最大值,较CPE/PS复合材料提高了38%,较纯PS提高了61%;在EDA-GO质量分数为0.75%时,其冲击强度和弹性模量最大,比CPE/PS复合材料冲击强度和弹性模量分别提高了18%和41%。因此,当EDA-GO的质量分数在0.5%~0.75%之间时,复合材料的综合力学性能最好。随着EDA-GO的加入,纳米复合材料的熔融指数先下降后上升。     

GO/PF原位复合材料的摩擦磨损性能及力学性能

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),并与酚醛树脂(PF)进行原位聚合,将原位聚合树脂与固化剂、填料等通过辊炼、模压成型制备GO/PF原位复合材料.研究GO的含量对GO/PF原位复合材料的力学性能及摩擦磨损性能影响,使用扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料的磨损面形貌.研究结果表明,GO通过原位聚合能在一定程度上提高复合材料的力学性能、摩擦磨损性能,当GO质量分数为0.25％时,GO/PF原位复合材料的冲击强度提高了18.6％,在250℃和300℃下,GO/PF原位复合材料的体积磨损率分别降低了20.0％和15.6％.     

改性石墨烯/丁腈橡胶纳米复合材料的制备及性能研究

通过简单的回流氧化石墨烯(GO)和二乙基甲苯二胺(E-100)成功实现氧化石墨烯的原位功能化还原,制备了导电及表面修饰的氧化石墨烯(GO-E100),其电导率由GO的1. 0×10-7S/m提高到1 S/m。此外,制备的GO-E100有效地增强了以丁腈橡胶(NBR)为基体的柔性复合材料的力学性能和导电性能。当GO-E100在复合材料中的质量分数为4. 2%时,复合材料电导率达到3. 2×10-12S/m,比纯NBR增加了3个数量级,同时拉伸强度提高了18. 6%;当GO-E100在复合材料中的质量分数为6. 8%时,其拉伸强度提高了12%,耐油性稍有改善,复合材料电导率达到5. 6×10-8S/m,比纯的NBR增加了7个数量级,基本满足抗静电要求。     

辐照交联及老化对GO/UHMWPE复合材料生物摩擦学性能的影响

采用改良Hummer法制备了氧化石墨烯(GO),通过热压成型工艺制备了GO/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料,在真空环境下采用γ射线对其进行辐照交联处理,并将部分样品置于80℃环境下加速老化处理21d。利用摩擦磨损实验机研究了复合材料在小牛血清润滑介质下的摩擦学性能;利用扫描电子显微镜(SEM)和三维表面轮廓仪观察试样表面磨痕并计算相应的磨损率。结果表明,在小牛血清润滑介质下,GO填充与辐照交联改性处理可以降低UHMWPE的摩擦因数和磨损率,协同提高其耐磨性,但对摩擦因数的影响并不显著。加速老化处理显著增加辐照UHMWPE及辐照GO/UHMWPE复合材料的摩擦因数和磨损率,降低了其摩擦磨损性能。GO填充降低了辐照UHMWPE在加速老化处理后摩擦因数和磨损率,增强了其摩擦学性能。     

聚丙烯/氧化石墨烯(PP/GO)复合材料的制备及性能

通过原位聚合法制备了聚丙烯/氧化石墨烯(PP/GO)复合材料,并以此为母料与聚丙烯溶液共混,制备了不同氧化石墨烯含量的PP/GO复合材料,研究了GO对复合材料力学性能、电性能及热性能的影响。力学性能测试发现,石墨烯能显著提高复合材料的刚性,同时,使其韧性降低。当GO的含量为2. 5%时,复合材料的弹性模量和拉伸强度分别提高了700%和82%,而断裂伸长率降低了93%。电性能测试结果发现,PP/GO的渗流阈值为1. 5%,在此含量条件下,复合材料的电导能达到10-2S/m,与PP相比,提高了11个数量级;同时,PP/GO的快速降解温度也提高了250℃。     

辐照交联GO/UHMWPE复合材料在人工海水润滑介质下的摩擦学性能研究

为改善超高分子量聚乙烯(UHMWPE)在海水润滑介质下的耐磨损性能,采用氧化石墨烯(GO)填充与辐照交联对UHMWPE进行改性处理。利用摩擦磨损试验机研究了辐照前后UHMWPE与GO/UHMWPE复合材料在人工海水润滑介质下的摩擦学性能,利用扫描电子显微镜(SEM)与三维表面轮廓仪扫描试样磨痕表面形貌,计算其磨损率,并分析了其摩擦磨损机理。结果表明,在人工海水润滑介质下,GO填充与辐照交联改性处理均略微增加了UHMWPE的摩擦因数,降低了磨损率;二者共同使用可以协同增强UHMWPE的耐磨性能,降低复合材料的摩擦因数与磨损率; GO填充显著提高了UHMWPE的抗磨粒磨损与抗疲劳磨损性能;辐照交联改性处理进一步提高了GO/UHMWPE复合材料的抗磨粒磨损性能。     

HDPE/功能化石墨烯复合材料制备及性能研究

氧化石墨烯(GO)具有较高的比表面积,层间距大,表面拥有丰富的官能团,可以很好地分散到聚合物中,但GO导电性差。研究对GO进行还原和表面修饰,以改善石墨烯和HDPE的相容性。采用熔融混炼法制备了HDPE/石墨烯复合材料,结合力学性能、导电性能、微观结构测试,考察不同HDPE/石墨烯复合材料的导电阈值,分析影响复合材料导电性的因素,进而得出较优化的制备工艺。研究发现石墨烯添加量为7.5%时,导电通路开始形成,当石墨烯含量达到7.5%时,拉伸强度提升22.14%,拉伸模量提升21.19%。     

MC尼龙/氧化石墨烯复合材料的制备和性能

采用改进Hummers方法制备了氧化石墨烯(GO),将GO与MC尼龙原位聚合制备MC尼龙/GO复合材料。采用傅立叶变换红外光谱、X射线光电子能谱以及热重分析方法对GO及MC尼龙/GO复合材料进行了表征分析。热分析结果表明,MC尼龙/GO复合材料的初始分解温度大于280℃,GO与MC尼龙分子量间存在一定程度的相互作用,使得高温下残余物质量增大。复合材料的力学性能研究表明,GO的加入可使弯曲性能大幅度增加,当质量分数达到1.0%时,弯曲强度最大达到119.4 MPa;但GO的少量加入可能大幅影响MC尼龙的结晶性质,随GO含量的增加,复合材料拉伸强度呈现出先下降后增加的趋势。     

增强改性UHMWPE材料在水润滑条件下的磨损性能研究

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)由于其优异的自润滑特性、较好的耐磨性和耐腐蚀性等性能,被认为是一种较为适合的水润滑条件下的摩擦副材料。为了提升超高分子量聚乙烯在水润滑条件下的耐磨损性能,采用填充氧化石墨烯(GO)和辐照处理改善UHMWPE的耐磨损性能。采用接触角测量仪对试样进行了接触角测量。采用摩擦磨损试验机在水润滑条件下研究了辐照前后UHMWPE和UHMWPE/GO复合材料的磨损性能,并利用场发射扫描电镜(SEM)观察磨损后表面形貌。结果表明,GO的加入降低了UHMWPE的接触角,辐照处理也使得UHMWPE和UHMWPE/GO复合材料的接触角降低,提高了材料的湿润性;水润滑条件下,GO填充和辐照处理都能够提高UHMWPE的耐磨性,并且两者的共同作用可以得到抗磨损性能更优的辐照UHMWPE/GO复合材料。     

纳米远红外陶瓷粉填充UHMWPE复合材料的性能研究

利用硅烷偶联剂KH-570改性纳米远红外陶瓷粉,然后利用球磨混合、热压成型工艺制备纳米远红外陶瓷粉/超高摩尔质量聚乙烯(UHMWPE)复合材料。研究了改性纳米远红外陶瓷粉对UHMWPE结晶度、力学性能、摩擦学性能的影响。结果表明,改性纳米远红外陶瓷粉提高了复合材料的结晶度;随着纳米远红外陶瓷粉填充量的增大,拉伸强度和屈服强度先增强后减弱,当纳米远红外陶瓷粉填充质量分数为3%时,其拉伸强度和屈服强度均提高10%以上;纳米远红外陶瓷粉填充有效地改善了UHMWPE的摩擦学性能,当填充质量分数为4%时,磨损率最低,相比纯UHMWPE降低了20%。     

茶多酚改性石墨烯增强高分子复合材料的制备与性能研究

利用纯天然绿茶提取物茶多酚(TP)对氧化石墨烯(GO)进行表面接枝修饰,制备了TP修饰的石墨烯(TPG),采用机械共混和热固化成型等方法制备了TPG/高分子复合材料。通过XRD、FT-IR、TGA和XPS对TPG进行结构及性能表征;利用万能材料试验机、场发射扫描电镜(SEM)、热重与热膨胀仪研究了复合材料的力学性能、拉伸断面形貌和热稳定性能。结果表明,TP分子成功地通过酚羟基接枝到GO表面的含氧官能团上,当TPG质量分数为1. 0%时,TPG/环氧树脂复合材料的热分解温度提高了22. 2℃;当TPG质量分数为0. 5%时,TPG/环氧树脂复合材料的拉伸强度达到59. 85 MPa,提高了13. 5%;当TPG质量分数为1. 0%时,羧基丁腈橡胶(XNBR)的玻璃化转变温度从-20. 8℃上升到-16. 5℃;当TPG质量分数为2. 0%时,TPG/XNBR复合材料的拉伸强度从8. 10 MPa提升到12. 75 MPa,增加了57. 4%。     

环氧树脂/石墨烯复合材料的制备及其性能

采用改进的氧化、超声剥离法制备了氧化石墨烯(GO),采用水合肼对GO进行化学还原,制得石墨烯(GNS),利用溶剂混合法制备了环氧树脂(EP)/GNS复合材料,对天然石墨,GO,GNS的微观形貌与结构进行了表征,并研究了EP/GNS复合材料的力学性能、电学性能和热性能。结果表明:GNS呈片层多孔结构,有少量含氧基团;当w(GNS)为1.0%时,EP/GNS复合材料力学性能最佳(拉伸强度为79.5 MPa,断裂拉伸应变为3.02%,邵氏硬度达97.2);当w(GNS)为1.5%时,EP/GNS复合材料电导率达4.17×10~(-2) S/m,较EP提高了8个数量级,玻璃化转变温度较EP提高了8.3℃。     

聚偏氟乙烯/石墨烯复合材料的制备及性能研究

用溶液共混法制备出聚偏氟乙烯/氧化石墨烯复合材料(PVDF/GO)，经高温热压将GO还原得到聚偏氟乙烯/还原氧化石墨烯复合材料(PVDF/rGO)。研究了填料种类及含量对复合材料电学性能、热稳定性和力学性能的影响。结果表明：随GO和rGO的添加，两种复合材料的介电常数(ε _r)均变大、介电损耗(tanδ)变化不大；低含量下GO和rGO均能提高PVDF的热稳定性，但rGO对PVDF性能的改善效果更好；随填料含量从0增加到8%(质量)，100 Hz下PVDF/rGO复合材料的ε _r从3.60增加到38.30，PVDF/rGO[4%(质量)]复合材料失重率为5%的分解温度较纯PVDF提高了6.44℃。rGO增强了PVDF的刚性，PVDF/rGO复合材料的拉伸强度先增大后减小，杨氏模量逐渐增大，当rGO含量为4%(质量)时拉伸强度最大，拉伸强度和弹性模量分别较纯PVDF提高了35.30%、22.58%。但GO和rGO都降低了复合材料的击穿场强。     

改性剂对氧化石墨烯/铸型尼龙复合材料力学性能的影响

采用改进的Humeers法制备氧化石墨烯(GO),然后使用环氧丙基三甲基氯化铵(GTMAC)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、马来酸酐接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-MAH)和马来酸酐接枝超高分子量聚乙烯(UHMWPE-g-MAH)四种不同柔性链的改性剂分别改性GO。并经傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)等对改性GO及铸型(MC)尼龙复合材料进行测试和表征,结果表明:CTAB改性GO层间距最大,在尼龙基体中分散最好。力学强度测试结果表明:改性GO的分散性对复合材料的性能影响较大,使用CTAB改性GO制得的MC尼龙复合材料性能最佳,当GO-g-CTAB加入量为己内酰胺用量的0.05%时,与未改性GO/MC尼龙复合材料相比,其弯曲强度提高了9.3%,冲击强度提高了60%,拉伸强度和压缩强度也分别提高了2.0%和15.8%。改性剂链的柔性对铸型尼龙综合力学性能也有重要的影响,HDPE和UHMWPE改性GO的添加显著提高了复合材料的冲击性能,但材料的拉伸强度略有下降。