纳米SiO2-氧化石墨烯/环氧涂层的制备及其防腐蚀性能

采用改进Hummers法制备了氧化石墨烯（GO）,并将GO与经硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）改性的纳米SiO₂进行复合,制备出纳米SiO₂-GO。通过FTIR、XRD、SEM、TEM等分析手段对SiO₂-GO进行表征。采用机械搅拌与超声分散的方法将SiO₂-GO添加到环氧树脂（EP）中。对添加不同质量分数纳米SiO₂、GO和纳米SiO₂-GO的EP基复合材料涂层的物理性能和电化学性能进行测试。结果表明,与纯EP涂层相比,SiO₂/EP、GO/EP和纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层的硬度、附着力和耐腐蚀性能得到显著增强,其中加入2wt%纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层硬度达到5 H,附着力等级达到1级,浸泡24 h后涂层保护效率为99.33%。15天浸泡试验结果表明,添加1.5wt%纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层的硬度达到5 H,附着力达到1级,涂层保护效率仍能达到97.12%。     

纳米氧化锌负载氧化石墨烯/环氧树脂复合材料性能研究

氧化石墨烯(GO)和纳米氧化锌(ZnO)具有优异的性能,但在环氧树脂中容易出现团聚现象,为解决这一问题,必须对其进行表面改性。以七水合硫酸锌为原料,将ZnO负载到GO表面,通过FT-IR,XRD,SEM,EDS,TG和接触角测试,纳米ZnO均匀分散在GO基体上,并可以在不改变GO片层结构的条件下,改善GO的团聚问题的同时降低GO的亲水性。然后将ZnO负载GO与环氧树脂制备纳米ZnO负载GO/环氧复合材料。结果表明:纳米ZnO负载GO/环氧复合材料力学性能和热稳定性明显提高,当ZnO/GO加入量为0.250%(质量分数)时复合材料综合性能最佳,拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率和冲击强度分别比纯环氧树脂提高了99.87%,12.09%,98.35%和151.48%,吸水率比纯环氧树脂降低了81.48%。     

原位氨基化氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料的制备及性能

以1,4-双（4-氨基-2-三氟甲基苯氧基）苯（6FAPB）和3,3',4,4'-二苯醚四酸二酐（ODPA）为合成聚酰亚胺（PI）的单体,首先采用原位氨基化方法使氧化石墨烯（GO）与6FAPB反应转变为原位氨基化GO,再与ODPA和剩余的6FAPB发生聚合反应得到原位氨基化GO/聚酰胺酸（PAA）溶液。涂膜后,经热酰亚胺化制备出GO质量分数分别为0.05wt%、0.1wt%、0.3wt%、0.5wt%和1.0wt%的原位氨基化GO/PI复合材料膜。利用FTIR、XPS、XRD、UV-vis、TGA、TMA、SEM、拉伸性能测试及接触角测试对原位氨基化GO/PI复合材料的结构和性能进行表征。结果表明,原位氨基化使GO以化学键与PI大分子链连接,有利于GO在复合材料基体中的稳定和均匀分散。XRD结果表明,所得到的原位氨基化GO/PI复合材料膜均为无定型结构。随GO质量分数增加,原位氨基化GO/PI复合材料薄膜的光学透明性急剧降低,但力学性能和热稳定性有一定提高。当GO的质量分数为1.0wt%时,原位氨基化GO/PI复合材料的拉伸强度由64 MPa增加到83 MPa,杨氏模量由1.67 GPa提高到2.10 GPa,10%热失重温度由593℃增加到597℃,玻璃化转变温度变化不大。由于热酰亚胺化后GO表面的大部分含氧官能团消失,原位氨基化GO/PI复合材料膜的吸水率由0.86%降低至0.58%,水接触角由72.5°增加到77.8°。     

氧化石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的制备及阻水性能

以石墨粉为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯（GO）,采用原位聚合法制备GO/聚酰亚胺酸（PAA）前驱体,GO/PAA前驱体经高温固化处理后得到GO/聚酰亚胺（PI）复合薄膜;采用XRD、Raman、FTIR、AFM等表征手段对GO的结构进行表征;此外,研究了不同固化温度下PI薄膜的结构;最后测试了GO/PI复合薄膜的透湿率和力学性能。结果表明:GO为单层结构,厚度为1.26 nm。GO/PI复合薄膜表现出良好的阻水性能,当GO/PI复合薄膜中GO的添加量为0.025wt%、薄膜厚度为50 μm时,GO/PI复合薄膜的透湿率低至56.7 g（m2·d）-1。此外,0.025wt% GO/PI复合薄膜拉伸强度和断裂伸长率分别为150.8 MPa和13.5%,与PI薄膜（分别为126.9 MPa和8.1%）相比,分别增加了18.8%和66.7%。      

纳米ZnO/生物基尼龙612纳米复合抗菌薄膜的制备与性能

细菌滋生将缩短食品货架周期，对人体健康产生负面影响，因此开展抗菌包装膜的研究十分重要。本文采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂(KH550)改性了纳米氧化锌(ZnO)，并将改性后的纳米氧化锌(mZnO)与尼龙612 (PA612)进行熔融共混制备复合材料，最终采用挤出流延制备了m-ZnO/PA612纳米复合抗菌薄膜。采用FTIR对改性前后的ZnO进行表征，证明了KH550成功接枝到ZnO上。通过SEM、DSC、TGA、平板计数法等测试手段对ZnO的分散及复合材料的结晶性能、热性能、抗菌性能进行了研究。结果表明：mZnO在PA612基体中分散良好。m-ZnO可以作为成核剂提高PA612的结晶度，m-ZnO的含量为2wt%时，其结晶度提高了4.1%。m-ZnO对PA612有增强作用，m-ZnO的添加量为2wt%时，m-ZnO/PA612纳米复合薄膜的拉伸强度较纯PA612提高了15%。m-ZnO的存在赋予了PA612抗菌性能，m-ZnO/PA612纳米复合薄膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有很好的抗菌效果，且随着m-ZnO含量的增大，抗菌率增大，m-ZnO的质量分数为4wt%时，对大肠杆菌的抗菌...     

氧化石墨烯改性环氧隔热涂层的耐蚀和隔热性能研究

用氧化石墨烯(GO)浓缩浆分散法制备GO改性环氧隔热涂层，在浓度(质量分数)为3.5% 的NaCl溶液(50℃)中进行腐蚀实验并测试其腐蚀前后的隔热性能。432 h的腐蚀电化学测试结果表明，用0.5%(质量分数) 的GO改性显著提高了涂层低频阻抗，涂层的耐蚀性优于无GO改性和1.0% GO改性的涂层；SEM分析结果表明，用0.5%和1.0% GO改性的隔热涂层腐蚀432 h后表面形貌完好，涂层/基体界面处没有出现裂纹和腐蚀产物，而未经GO改性的涂层出现了明显腐蚀破坏。腐蚀试验前，0.5%、1.0% GO改性的涂层与没有改性的涂层的隔热性能没有明显的区别；腐蚀432 h后涂层对250℃热源分别降温98℃、123℃、115℃，粘结强度分别降低了3.9、1.0、2.3 MPa。实验结果表明，用0.5% GO改性的涂层耐蚀和隔热性能最好。     

氧化石墨烯的疏水改性及在抗划伤透明涂层中的应用

以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)为改性剂,对氧化石墨烯(GO)改性制得疏水氧化石墨烯(m-GO),并以此作为增强填料,以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和氨酯-丙烯酸酯(UA)为基础,在聚碳酸酯(PC)表面制备了透明抗划伤涂层。研究了改性疏水GO对涂层抗划伤性能和光学性能的影响。结果表明,m-GO可以显著提高涂层在宏观尺度和微观尺度的抗划伤性能。与纯涂层相比,当m-GO的质量分数为0.1%时,涂层铅笔硬度增加3个等级达到2H,纳米压痕模量提高14%、硬度提高5%,摩擦系数降低15%。当m-GO的质量分数不超过0.1%时,涂层的可见光透过率在81%以上,雾度值在1.6%以下,涂层保持了良好的光学性质。     

氧化石墨烯共价杂化水基聚氨酯电沉积树脂的制备及性能

采用超声波辅助反应技术,实现了甲苯二异氰酸酯(TDI)对氧化石墨烯(GO)的改性,成功制备了异氰酸酯共价改性的NCO@GO碳材料。采用原位聚合法制备出GO共价杂化水性聚氨酯,并与交联剂混合后得到聚氨酯(PU)电沉积涂料。利用红外光谱分析了GO改性前后及GO/PU电沉积树脂的特征官能团,用热失重研究了GO/PU电沉积树脂的热稳定性,X射线衍射研究了GO/PU电沉积树脂中GO层间效应,透射电子显微镜表征了GO/PU电沉积树脂的形态,电导率仪测试了漆膜的导电率,研究了氧化石墨烯含量对聚氨酯漆膜外观和性能的影响。结果表明,随着GO含量的增加,水性聚氨酯漆膜的导电性、光泽度、硬度和耐酸性表现出先增大后降低的规律。当石墨烯的质量分数为0.75%时,石墨烯在水性聚氨酯树脂及其乳液中具有较好的分散性,漆膜的导电性、光泽度、硬度和耐酸性等性能达到最佳。     

PVDF/FEP/ZnO复合涂层的制备及防垢性能研究

为了解决金属表面的结垢问题,以聚偏氟乙烯（PVDF）和聚全氟乙丙烯（FEP）为原料,通过添加不同含量的纳米ZnO制备了PVDF/FEP/ZnO复合涂层,研究了纳米ZnO添加量对复合涂层疏水性能和防垢性能的影响。通过接触角测量仪、扫描电子显微镜（SEM）和X射线粉末衍射仪（XRD）对涂层进行了表征。结果表明：纳米ZnO的添加量为5.0%（质量分数）时,PVDF/FEP/ZnO复合涂层的表面自由能为8.6 mJ/m²,水接触角为114.8°;PVDF/FEP/ZnO复合涂层在过饱和碳酸钙溶液中结垢336 h后,其表面的碳酸钙结垢量仅为环氧涂层的72%,且文石和球霰石的摩尔分数之和达到了91.4%,表明复合涂层具有优良的防垢性能,在防垢领域具有较好的应用前景。     

球磨共混制备优异抗原子氧性能的氧化石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜

通过简单的机械共混（球磨共混）和高温压制的方法,制备了一系列具有良好抗原子氧（AO）性能的氧化石墨烯/聚酰亚胺（GO/PI）复合薄膜。微量（0.5wt%） GO的引入可使GO/PI复合薄膜的抗AO性能提高17.9%。同时,含0.5wt% GO的GO/PI复合薄膜也表现出良好的热稳定性能和力学性能。热重分析表明,含0.5wt% GO的GO/PI复合薄膜在质量损失为5%时的温度（T_d5）为519.4℃,比纯PI薄膜高14.7℃;拉伸强度为111.9 MPa,杨氏模量为2.1 GPa,与纯PI薄膜相比,分别提高了4.3 MPa和0.1 GPa。与传统的原位聚合法相比,机械共混-高温压制的方式更易于操作和控制,使具有优异综合性能的GO/PI复合薄膜的大规模量产成为可能。     

氧化石墨烯对玄武岩织物/酚醛树脂复合材料性能的影响

将偶联剂改性的氧化石墨烯(GO)添加到酚醛树脂中,制备了GO改性的玄武岩织物/酚醛树脂复合材料板材。采用三点弯曲、短梁剪切和落锤冲击试验方法,研究了GO的含量对复合材料弯曲性能、层间剪切强度(ILSS)和冲击性能的影响。结果表明,GO的加入显著提高了玄武岩织物/酚醛树脂复合材料的力学性能,随着GO含量的增加,复合材料的力学性能先增大后减小;相对于空白样,当GO的含量为2wt%时,弯曲强度和弯曲模量分别提高了39%和25%;ILSS提高了43%;当GO的含量为1wt%时,冲击破坏载荷增加40%,破坏吸收能量增加60%。     

无机纳米ZnO或蒙脱土颗粒掺杂对低密度聚乙烯介电性能的影响

选择在低密度聚乙烯（LDPE）中掺杂无机纳米ZnO和蒙脱土（MMT）颗粒,探讨不同形态无机纳米颗粒对LDPE介电性能的影响。利用熔融共混法配合不同冷却方式制备不同结晶形态的纳米ZnO/LDPE和MMT/LDPE复合材料。通过FTIR、偏光显微镜（PLM）、SEM、DSC和热刺激电流（TSC）对试样进行表征,并。研究了纳米ZnO/LDPE和MMT/LDPE复合材料的交流击穿特性,结果表明：掺杂适当质量分数并经表面修饰的无机纳米颗粒可有效的避免其团聚现象,提高纳米ZnO/LDPE和MMT/LDPE复合材料的结晶速率,使结晶结构更完善,同时无机纳米颗粒掺杂使LDPE的陷阱密度和深度均有所增加,载流子入陷在试样内部形成界面"局域态"。经油冷却方式制备的纳米ZnO/LDPE和MMT/LDPE复合材料击穿场强比空气自然冷却分别高13.6%和14.4%,当掺杂纳米粒子质量分数为3wt%时,复合材料击穿场强出现最大值,其中纳米ZnO/LDPE复合材料比MMT/LDPE复合材料的击穿场强值高0.68%;电导率试验结果表明：纳米ZnO/LDPE复合材料电导率比MMT/LDPE复合材料低。介电性能测试表明,在1~10⁵ Hz的测试频率范围内,纳米ZnO/LDPE复合材料和MMT/LDPE复合材料介电常数降低,介质损耗角正切值有所提高。     

纳米氧化锑锡增强聚碳酸酯的阻红外隔热性能

为在提高聚碳酸酯(PC)隔热性能的同时保持较高的透明度,以纳米氧化锑锡(ATO)为红外阻隔剂,采用溶胶-凝胶法制备了一系列硅烷偶联剂KH-570改性纳米ATO/PC复合材料。通过激光粒度分布仪和SEM研究了纳米ATO的粒径分布及其在PC基体中的分散情况,采用拉力试验机、分光光度计以及隔热效果模拟装置测定了复合材料的力学性能、透射性能和隔热效果。结果表明:硅烷改性纳米ATO在PC基体中分散均匀;复合材料的拉伸强度和冲击强度分别保持在60.0 MPa和16.0kJ·m-2以上;随着纳米ATO质量分数的增加,纳米ATO/PC复合材料的阻红外隔热性能改善;当纳米ATO含量为0.5wt%时,纳米ATO/PC复合材料的可见光透过率高于80%,隔热效果模拟装置内外温差达3.9℃。     

纳米增韧三维正交玻璃纤维机织物增强环氧树脂复合材料的力学性能

为研究纳米改性对复合材料力学性能的影响,以纳米黏土改性环氧树脂与固化剂混合胶液为基体,以三维正交机织玻璃纤维织物为增强体,利用真空辅助树脂传递模压工艺（Vacuum assisted resin transfer molding,VARTM）,制备纳米增韧三维正交玻璃纤维机织物增强环氧树脂复合材料。分别测试不同质量分数（1wt%、2wt%、3wt%、4wt%）纳米黏土改性复合材料沿0°和90°方向的弯曲和拉伸性能。结果表明:当纳米黏土质量分数为1wt%时,复合材料弯曲强度最大,沿0°和90°方向的弯曲强度分别增大了约7.21%和13.71%,弯曲模量分别增大了约5.69%和16.64%。当纳米黏土质量分数为3wt%时,复合材料拉伸强度最大,沿0°和90°方向的拉伸强度分别增大了约24.96%和27.93%,拉伸模量分别增加了约21.35%和13.26%。这是由于纳米黏土呈纳米尺度以片层状分散于环氧树脂中,增加了两相间的接触面积,提高纤维/树脂界面的结合力,进而增强了复合材料的力学性能。      

竹纤维的表面包覆及其对浇注型聚氨酯弹性体力学性能的影响

通过一种异氰酸酯基团(—NCO)质量分数为14.5wt%的高活性聚氨酯(PU)包覆剂对竹纤维(BF)进行表面包覆获得包覆型竹纤维(PUBF),采用原位聚合法制备了包覆型竹纤维增强浇注型聚氨酯(PUBF/PU)弹性体复合材料。采用FTIR、SEM、XRD及接触角测试仪对PUBF及BF进行了表征。结果表明,BF表面成功包覆了具有活性氨基(—NH₂)封端的PU薄层,改善了BF与浇注型聚氨酯PU间的界面相容性及界面结合。复合材料中的PUBF质量分数为3wt%时,80℃下预聚体黏度仅为2.2 Pa·s,与纯预聚体黏度接近;对应PUBF/PU复合材料的拉伸和撕裂强度分别为38.0 MPa和82.9 kN/m,比纯浇注型PU分别提高51.6%和25.6%。高活性PU包覆剂预先包覆BF适合制备PUBF/PU复合材料。      

纳米TiO2改性环氧涂层对玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料紫外-凝露老化特性的影响

通过紫外-凝露加速老化试验,考察了纳米TiO₂改性环氧涂层对玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料各种性能的影响。研究了紫外-凝露环境中不同纳米TiO₂含量的纳米TiO₂改性环氧涂层的颜色及硬度变化。并研究了未涂覆涂层、涂覆环氧涂层及2wt%TiO₂改性环氧涂层的玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料的颜色变化、质量变化、弯曲性能及剪切性能变化规律。发现紫外-凝露环境下老化90天后未涂覆涂层、涂覆环氧涂层及2wt% TiO₂改性环氧涂层玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料弯曲强度分别下降了14.7%、10.0%和9.2%,弯曲模量分别下降了5.9%、5.4%和3.2%。考虑紫外、湿度、温度共同作用,对古尼耶夫剩余强度公式进行修正,预测了纳米 TiO₂改性环氧涂层玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料的寿命。      

多功能nano ZnO/PMMA复合材料的制备与性能

采用一种简单、环保的方法原位制备了纳米ZnO/聚甲基丙烯酸甲酯（nano ZnO/PMMA）复合材料,并对其抗紫外性质、透明性、光致发光性质和抗菌性进行了研究。以乙醇为溶剂在30℃溶解单体、引发剂、前驱体和催化剂;升温到80℃使甲基丙烯酸甲酯（MMA）的聚合与ZnO的合成同时进行;蒸发去除溶剂即可获得nano ZnO/PMMA复合材料。采用XRD、FTIR、TEM和UV-Vis对nano ZnO/PMMA复合材料进行表征。结果表明,已成功制备nano ZnO/PMMA复合材料;所制备的nano ZnO/PMMA复合材料能够吸收200~400 nm的紫外辐射,且在可见光区域具有高的透明度;光致发光测试表明,nano ZnO/PMMA复合材料在紫外光激发下能够发出明亮的蓝绿光;抗菌测试表明,nano ZnO/PMMA复合材料对金黄色葡萄球菌具有显著的抗菌效果,其抗菌率大于99%。多功能nano ZnO/PMMA复合材料在紫外屏蔽涂层、抗紫外有机玻璃、荧光材料、抗菌塑料制品等诸多领域有潜在应用。     

氧化石墨烯/呋喃树脂复合材料的制备及其性能

用改良的Hummers法制备出氧化石墨烯(GO),再通过溶液共混,逐步升温固化制备得到GO/呋喃树脂复合材料。利用FTIR、XRD和SEM对GO/呋喃树脂复合材料的微观结构和形貌进行表征,同时对其黏度、玻璃化转变温度、热分解温度、残炭率及硬度进行了检测。结果表明,GO较均匀地分散于呋喃树脂基体中,且两者界面相容性较好。GO/呋喃树脂复合材料的热性能和力学性能相对于纯树脂都有一定的提高。与纯呋喃树脂相比,当GO的添加量为0.3wt%时,GO/呋喃树脂复合材料的玻璃化转变温度提高了36℃,热失重5%时的温度提高了16℃;当GO的添加量为0.1wt%时,GO/呋喃树脂复合材料的残炭率从50.7%提高到53.9%,邵氏硬度从90提高到97。