氧化石墨烯/尼龙6复合材料的等温结晶行为

采用液相共混法制备氧化石墨烯(GO)/尼龙6(PA6)复合材料,利用差示扫描量热(DSC)和偏光显微镜(POM)表征该体系的等温结晶行为。结果表明,Avrami方程可较好地描述PA6和GO/PA6复合材料的等温结晶行为,氧化石墨烯对尼龙6起到成核剂作用,使其结晶速率增大,结晶活化能减少。等温结晶温度升高,PA6和GO/PA6的绝对结晶度和结晶速率减少。偏光显微镜观察证实,添加氧化石墨烯后的尼龙球晶细化。     

超声振动对石墨烯微片/聚丙烯复合材料导电导热性能的影响机制

在挤出过程加入超声振动作用,研究超声振动对高石墨烯微片(GNP)含量的聚丙烯基(GNP/PP)复合材料微观形态、结晶、导电性和导热性的影响。结果表明:由于超声振动提供强烈的冲击波与微射流,挤出过程中加入超声振动可有效地减薄GNP片层厚度,减少GNP团聚,增强GNP在PP中的分散均匀性,有利于构建导电导热网络,从而提高GNP/PP纳米复合材料的导电导热性能。相较于无超声振动,加入100 W超声振动后,GNP含量越高,GNP/PP电导率和热导率提升幅度越大,在GNP含量为15wt%时,电导率升幅为85%,热导率升幅为9.7%。而在GNP含量同为12wt%时,随着超声振动功率的增加,电导率和热导率呈现先增大后减少的规律。当超声功率为200 W时,电导率升幅为214%,热导率升幅为17.2%。而超声功率达到300 W时,较高功率的超声振动使部分石墨烯微片的片径减少,导致片层间更难以搭建完整的导电导热网络,使GNP/PP性能均略有下降。     

纳米Ag含量对石墨烯微片/尼龙6复合材料激光标记性能的影响

以尼龙6（PA6）为基体,石墨烯微片（GNPmc）为导热填料,纳米Ag作为协效激光标记添加剂,通过转矩流变仪制备纳米Ag-GNPmc/PA6复合材料,采用16.2 W激光对其表面进行激光处理。研究了纳米Ag的添加量对Ag-GNPmc/PA6复合材料导热性能及激光标记前后元素的组成成分、含量和残炭率的影响。研究发现,当纳米Ag添加量为1.5 g时,纳米Ag-GNPmc/PA6复合材料热导率为0.55 W/（m·K）,激光标记图像最清晰,激光深度达到414.9 μm,C含量减少至82.17%,O含量增加至14.27%,无定形C含量最多,激光标记物质残炭率达到6.27%。     

用原位聚合法制备的PA6/GO纳米复合材料的结构和性能

以己内酰胺(CL)和6-氨基己酸(ACA)为聚合反应单体,用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),再以GO为纳米填料用原位开环聚合法制备了GO改性PA6纳米复合材料(PA6/GO),并对PA6/GO纳米复合材料的结构及性能进行了研究。结果表明,PA6的黏均分子量达到104数量级,但加入过多的GO使PA6的分子量降低。形貌分析表明,GO均匀地分散在PA6基体中,并诱导了PA6基体的晶型由α晶型转变成γ晶型。同时,GO作为异相成核剂促进了PA6/GO复合材料中PA6基体的结晶,提高了PA6/GO复合材料的结晶度。拉伸测试结果表明,随着GO的加入PA6/GO纳米复合材料的拉伸强度先提高后降低,GO加入量为0.4份时拉伸强度达到最大值61.72 MPa,比纯PA6(48.52 MPa)提高了27.21%。导热性能分析表明含1.0份GO的PA6/GO纳米复合材料其50℃和100℃的热导率分别为0.317 W/(m·K)和0.280 W/(m·K),较纯PA6分别提高了33.19%和33.23%。     

氧化石墨烯对聚丙烯/尼龙6两组分聚合物的增容作用

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,然后将其与聚丙烯/尼龙6(PP/PA6)两组分聚合物进行熔融共混制备聚丙烯/尼龙6/氧化石墨烯纳米复合材料。通过拉伸强度测试、差示扫描量热测试并结合扫描电子显微镜对尼龙6分散相尺寸大小观察表明,由于氧化石墨烯表面环氧官能团与尼龙6中端氨基能发生化学反应,有效提高了各组分之间的界面相互作用;少量的氧化石墨烯使尼龙6分散相尺寸大幅度减小,并使复合材料拉伸强度大幅度提高,由此表明石墨烯对热力学不相容聚丙烯/尼龙6两组分聚合物具有良好的增容作用。     

纳米SiO2含量对尼龙6/SiO2纳米复合材料蠕变性能的影响

通过原位聚合法制备了尼龙6/SiO2纳米复合材料。利用扫描电镜观测了复合材料的表面形貌,结果表明,纳米SiO2颗粒均匀地分布在尼龙6基体中。利用电子万能试验机对不同纳米SiO2含量的复合材料进行了短期(24 h)蠕变性能的测试,结果表明,随着纳米SiO2含量的增加,复合材料的抗蠕变性能也随着增大;在30 MPa、40 MPa和50 MPa的应力水平下,纳米SiO2含量为5%的纳米复合材料的蠕变应变分别比纯尼龙6降低了38.4%、61.0%和71.9%。     

微型注塑PA6/石墨烯复合材料的结晶与力学性能

为制备综合性能优良的尼龙6(PA6)/石墨烯(Gr)复合材料微型齿轮等微型传动制件,采用固相剪切碾磨(S~3M)技术制备了尼龙6 (PA6)/石墨烯(Gr)复合材料并进行微型注塑,通过偏光显微镜(PLM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热仪(DSC)、万能材料试验机等表征手段,研究了微型注塑条件对PA6/Gr微型样品的微观形貌、结晶行为和力学性能的影响.结果表明:纯PA6和PA6/Gr微型制品均呈典型的"皮-芯"结构,且后者随模具温度和注射速率的增加,皮层厚度减少,剪切层厚度增加;相对于纯PA6,PA6/Gr微型样品的剪切层厚度更小;采用固相剪切碾磨实现了Gr的片层剥离及其在PA6基体中的良好分散,增加注射速率有利于Gr的片层剥层;Gr的加入和微型注塑有利于PA6晶的形成,微型注塑条件下,降低模具温度和增加注射速率均对PA6晶的形成有促进作用;加入Gr、增加模具温度和提高注射速率均会明显提高PA6/Gr微型样品的屈服强度,但会导致相应断裂伸长率的降低.     

石墨烯微片对尼龙6的改性研究

采用共混法制备尼龙6/石墨烯微片(GNPs)复合材料,研究了其导电性能、摩擦磨损性能及力学性能,并利用扫描电镜观察分析了材料磨损表面形貌,同时将其结果与炭黑(CB)体系进行了比较。结果表明,PA6/GPNs的渗滤阀值为15%(质量分数,下同),远低于PA6/CB的30%;GNPs的加入降低了材料的摩擦系数和磨损率,并在其含量为10%时达到最佳,分别降低30%和50%;提高了材料的拉伸强度、断裂伸长率、硬度,但冲击强度下降。CB的加入提高了材料的耐磨性、硬度,但摩擦性能、拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度均下降。     

聚合物纳米石墨烯复合材料导热性能研究进展

集成电路伴随着电子、航天和航空领域的发展而快速发展,但往往伴随着散热困难的问题,影响着使用效率和仪器寿命。从质量、耐蚀性、加工工艺和成本等方面考虑,聚合物复合材料是导热材料中最具发展前景的材料。然而聚合物固有的导热率非常低,因此,提高聚合物的导热率对于其在这些领域的应用显得非常重要,这在过去的20年中已经成为一个非常重要的研究课题。主要从以下两个方面进行介绍:(1)从分子链形态、链结构和链间耦合3个方面分析总结了聚合物的微观导热机理;(2)重点介绍近年来石墨烯填充聚合物纳米复合材料导热性能的主要研究进展以及未来的研究挑战。     

静电纺丝法制备尼龙-6/SiO2-TiO2杂化纳米纤维

采用静电纺丝法结合溶胶凝胶技术,制备了尼龙-6/SiO2-TiO2杂化纳米纤维。采用红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、UV-vis、热重分析（TG）和扫描电镜（SEM）等对杂化纳米纤维进行分析表征。结果表明,随着SiO2-TiO2溶胶的引入,电纺纤维的结晶度下降,耐热性能提升。尼龙-6电纺纤维的平均直径约为...     

碳纳米管/聚丙烯腈基复合材料的热导率研究

采用原位聚合法制备了碳纳米管/聚丙烯腈(CNT/PAN)复合材料,用MDSC的测试方法研究了复合材料的热性能,并由此推导了复合材料的热导率.应用Cheng-Vachon、Nielsen-Lewis和Okamoto-Ishida 3种导热理论模型对CNT/PAN复合材料的热导率进行估算.对比实验测试与导热理论模型的计算结果,考虑到碳纳米管在聚合物基体中的分散和取向情况,得出Nielsen-Lewis理论在低填充含量及室温条件下可以较准确地估算无规分散的CNT/PAN复合材料体系的热导率.     

PA6/MgO导热复合材料的性能研究

以聚酰胺6(PA6)为基体,以超细氧化镁(MgO)为导热填料,利用硅烷偶联剂对MgO改性,制备了PA6/MgO导热复合材料。考察了不同MgO用量对其导热性能、力学性能以及熔体流动性的影响。结果表明:改性过的MgO在PA6基体中分散均匀,PA6/MgO复合材料的导热系数和拉伸强度随着MgO用量的增加而增大,其中在60%MgO用量时达到最大值;冲击强度、断裂伸长率以及熔体流动性都随着MgO用量的增加而减小。因此选用60%MgO用量制备的PA6/MgO导热复合材料,导热性能最佳。     

一维高导热C/C复合材料的制备研究

以三种沥青作为基体前驱体, 实验室自制的AR中间相沥青基纤维为增强体, 通过500℃热压成型, 随后经炭化和石墨化处理制备出一维炭/炭(C/C)复合材料。研究了前驱体沥青种类和热处理温度对复合材料导热性能的影响, 并采用扫描电子显微镜和偏光显微镜对其石墨化样品的形貌和微观结构进行表征。结果表明; C/C复合材料在沿纤维轴向的室温热扩散系数和导热率均随热处理温度的升高而逐渐增大; 由AR沥青作为基体前驱体所制备的C/C复合材料具有更加明显的沿纤维轴向取向的石墨层状结构以及最好的导热性能, 其3000℃石墨化样品沿纤维轴向的室温热扩散系数和导热率分别达到594.5 mm²/s和734.4 W/(m·K)。     

碳纳米管/橡胶复合材料导热性能研究进展

导热橡胶在航空、航天、电子、电器领域有着广泛的应用前景。把碳纳米管填充到橡胶中,渴望获得具有优良导热性能的橡胶复合材料已成为材料领域研究的热点。本文综述了填充型导热橡胶的实验研究现状、导热橡胶的导热机理、导热模型;重点论述了碳纳米管的结构与改性、碳纳米管填充橡胶的导热性能的实验研究及理论研究进展;最后指出碳纳米管的独特结构和优异性能使其作为橡胶复合材料导热增强组分在理论上具有明显优势,但其复合材料的热物性研究仍存在一些问题有待解决;如何降低界面热阻、增加碳纳米管取向等将是提高碳纳米管/橡胶复合材料导热性能的重要解决途径。     

SiC泡沫陶瓷/SiCp/Al混杂复合材料的导热性能

运用挤压铸造法制备了SiC泡沫陶瓷/SiC颗粒/Al混杂复合材料,研究了温度和SiC泡沫陶瓷体积分数对复合材料热膨胀的影响.结果表明:随着温度的升高,复合材料的热容逐渐增大,热扩散系数、导热系数逐渐减小.随着增强体SiC体积分数的增大,复合材料的热容线性下降,热扩散系数和导热系数均非线性减小.由于混杂复合材料具有独特的复式双连续结构,复合材料的导热系数大于130W/(m·℃).     

导热系数测试仪校准中压力影响研究

根据防护热板法导热系数测试仪的原理和特点,通过专门的压力实验测试,研究了多孔绝热材料导热系数参比板在不同温度、压力条件下的厚度变化,提出了实际校准中建议采用的压力设定值,在实际校准工作具有一定的参考价值。     

导热聚氨酯弹性体/石墨烯纳米片复合材料的制备及性能

采用液相共混与两次模压方法制备了热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/石墨烯纳米片(GN)薄膜,探究了不同GN含量对TPU/GN薄膜力学性能、导热性能和热稳定性的影响。结果表明,当添加质量分数为2.0%GN时,TPU/GN薄膜的拉伸强度和弹性模量分别为60.8 MPa和10.4 MPa,相比纯TPU薄膜分别增长34%和96%; TPU/GN薄膜呈现典型的导热各向异性特征,质量分数为5.0%GN时,薄膜面内方向的导热系数为1.94 W/(m·K),而其垂直方向的导热系数为0.21 W/(m·K);GN的加入提高了TPU的热稳定性。     

填充颗粒导热性对复合材料导热性能的影响

基于ANSYS Workbench稳态热分析模块,利用均匀化方法,研究了填充颗粒导热性对填充型复合材料导热性能的影响。结果表明,依靠增大填充颗粒导热系数来提高复合材料整体的导热性能有一定局限性,填料导热系数与基体材料导热系数之比存在一个临界值。在相同体积分数下,随着比值的增大复合材料导热系数增加,当达到临界值后继续增大比值复合材料的导热系数基本不变。不同形状的填充颗粒有不同的临界值,圆柱形颗粒的临界值略大于正方体形和球形,而且对于同一种形状的填充颗粒,随着填充分数的增大临界值略有增加。