低密度炭/炭保温材料导热性能的影响因素

本文制备了四种低密度炭/炭保温材料,分析了材料成型结构、基体炭类型、处理温度以及材料密度对导热系数的影响。结果表明:针刺整体毡结构导热系数最大,薄毡粘接结构导热系数最小,而厚毡粘接和薄毡与厚毡交替铺层结构的导热系数介于两者之间。树脂炭基体的炭/炭保温材料导热系数小于热解炭基体的导热系数。对于薄毡粘接结构低密度炭/炭保温材料随着处理温度的升高,导热系数呈上升的趋势。同样,薄毡粘接结构低密度炭/炭保温材料随着密度的增大,导热系数增大。

短切芳纶对生物炭/线型低密度聚乙烯复合材料性能的影响

生物炭复合材料因其良好的性能备受关注,但较差的抗冲击性能限制了其更进一步的应用。文中以短切芳纶、生物炭和线型低密度聚乙烯(LLDPE)为原料采用注塑工艺制备复合材料,探究了短切芳纶对生物炭/LLDPE复合材料性质与性能的影响规律。结果表明,短切芳纶的添加没有改变生物炭/LLDPE复合材料的晶面结构,短切芳纶、生物炭与LLDPE之间具有较好的界面相容性。短切芳纶增大了复合材料的热失重速率峰温,提高了复合材料的热稳定性、耐热性与结晶度。生物炭/LLDPE复合材料具有较佳的力学性能,其弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度和拉伸模量分别为14.28 MPa,0.64 GPa,12.02 MPa和0.25 GPa。短切芳纶的添加降低了复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量、抗蠕变强度和抗应力松弛能力,但是提高了复合材料的刚度、弹性尤其是韧性,复合材料的抗冲击强度最高可达9.40 kJ/m^(2)。制备的复合材料克服了生物炭复合材料的脆性缺陷,对于进一步拓宽生物炭复合材料的应用范围具有重要意义。

树脂类型对低密度炭/炭硬化保温材料性能的影响

本文研究了用酚醛树脂、环氧树脂和丙烯酸树脂三种树脂溶液作为浸渍剂,以针刺整体毡作为预制体,通过树脂浸渍、固化、炭化工艺硬化低密度炭/炭保温材料,并对制备的低密度炭/炭保温材料进行密度、导热系数、灰分、微观结构以及表观质量进行了对比分析。结果表明:酚醛树脂作为浸渍剂硬化针刺整体毡坯体炭化后,硬化效果好,无异味,制备的低密度炭/炭保温材料密度、导热系数和灰分都偏低。环氧树脂制备的保温材料虽然硬化效果较好,但是,树脂有刺激性气味且造孔能力差,导致材料的密度、导热系数以及灰分较大,而丙烯酸树脂作为浸渍剂制备的保温材料硬化效果差且有异味,不利于低密度炭/炭保温材料的工业化应用。

低密度聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯酯/炭黑导电发泡材料的压阻特性

研究了低密度聚乙烯(LDPE)/乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)/炭黑(CB)导电发泡材料在压力作用下的导电行为。结果表明,LDPE/EVA/CB导电泡沫材料的渗滤阈值为21.6%。炭黑质量分数在20%~23%范围内,材料的导电性能与泡孔结构最佳。在压缩实验中,材料表现电阻负压力系数效应(NPCR)与电阻正压力系数效应(PPCR)。在定应变循环压缩实验中,压缩频率f=0.01 Hz比f=0.25 Hz的电阻变化更稳定,说明高频压缩易对导电网络造成破坏。每周期的电阻曲线均呈'w'型,说明NPCR向PPCR转变的行为可逆,该变化被认为与基体的压缩与泡孔壁的拉伸变形有关,由此提出导电泡沫材料压-阻特性模型。

有机物浸渍/涂敷-固化-碳化法制备膨胀石墨基低密度炭/炭复合材料

在膨胀石墨基炭／炭复合材料研究领域,国内外研究者采用的制备工艺大多为有机物浸渍-固化-碳化法。本文介绍了采用此制备工艺的两种膨胀石墨基低密度炭／炭复合材料的一些研究工作:一种材料为以膨胀石墨基炭／炭低密度复合材料活化后制取块状成型活性炭;另一种为利用膨胀石墨基炭／炭低密度复合材料作为绝热材料。

低密度聚乙烯/炭黑复合材料的制备与性能研究

LDPE是一种使用量较大的高分子材料,但其存在耐热性不高,硬度低,容易屈服变形等缺点,本文采用低密度聚乙烯搀杂炭黑,研究低密度聚乙烯/炭黑复合材料中炭黑不同含量对其力学性能、热学性能的影响。发现拉伸强度和耐热温度与炭黑的含量呈正比。当炭黑含量为3%时,LDPE/CB复合材料获得了最佳改性效果,LDPE/CB复合材料综合性能为最好。

低密度隔热炭/炭复合材料高效制备及性能研究

以密度为0.18g/cm^(3)黏胶基炭毡为增强体,以糠酮树脂和硼酚醛树脂作为浸渍剂,通过低压真空浸渍工艺/常压炭化工艺制备了两种低密度隔热炭/炭复合材料。比较由糠酮树脂和硼酚醛树脂浸渍剂制备的低密度隔热炭/炭复合材料的压缩性能、导热系数、线膨胀系数并通过扫描电子显微镜(SEM)复合材料观察断口微观形貌。结果表明:由糠酮树脂浸渍剂制备的新型低密度隔热炭/炭复合材料的压缩强度较高,约5.54MPa。两种材料的应力-位移曲线和断口微观形貌阐释了材料压缩破坏方式为伪塑性断裂。由糠酮树脂和硼酚醛树脂浸渍剂制备的新型低密度隔热炭/炭复合材料1000℃下导热系数分别为约0.847W/(m·K)、0.918W/(m·K),25~1000℃的平均热膨胀系数分别为1.313×10^(-6)/℃、1.389×10^(-6)/℃。由此,由糠酮树脂浸渍剂制备的新型低密度隔热炭/炭复合材料具有较好的隔热性能和高温结构稳定性。

低密度聚乙烯/炭黑/季戊四醇复合材料PTC特性的研究

采用流变仪制备了低密度聚乙烯/炭黑(LDPE/CB)复合材料和LDPE/CB/PE(季戊四醇)复合材料,研究了PE对LDPE/CB体系正温度系数(PTC)效应及负温度系数(NTC)效应的影响;并对复合材料进行了热循环测试,研究季戊四醇对PTC材料重演性的影响。结果表明,PE对LDPE/CB体系的PTC强度没有影响,对NTC效应有一定的抑制作用,对重演性有一定的改善作用。

废弃酚醛树脂保温材料基电极材料多孔炭的制备及构效关系

低成本高效杂原子掺杂多孔炭材料在高性能超级电容器的发展中起着至关重要的作用。酚醛树脂基泡沫保温板含有氮、氧元素,是制备高效多孔炭的“零”成本原料。本工作以废弃酚醛树脂外墙保温板为原料,采用化学活化法制备了用于超级电容器电极材料的多孔炭。结果表明,获得最优电化学性能的工艺条件为:活化剂KOH,碱炭质量比2∶1,活化温度600℃,活化时间2 h。该条件下制备的多孔炭的比表面积为960 m^(2)/g,孔结构以微孔和介孔为主;XRD和Raman表征发现多孔炭石墨化程度较低,主要为无定型碳结构;XPS和FTIR检测到多孔炭含有氮、氧元素。对于多孔炭的电化学性质,以3 mol/L KOH为电解液、电压窗口为-1~0 V、电流密度为0.5 A/g时,三电极系统测试得到质量比电容为315 F/g;在4 A/g的电流密度下,对称超级电容器经过20000圈循环后电容保持和库仑效率仍接近100%。在15 A/g的高电流密度下,对称两电极系统测试能量密度为27.1 Wh·kg^(-1),功率密度为7100 W·kg^(-1)。与其他单纯碳材料相比,废弃酚醛树脂基保温板多孔炭展示出更优异的电化学性能。

福州大学研究N990炭黑／低密度聚乙烯复合材料的电性能

聚合物基体正温度系数电阻复合材料由导电粒子与聚合物复合而成，其中聚合物基体的熔融温度决定复合材料电阻突变的温度区间。低密度聚乙烯复合材料的正温度系数不仅与聚合物基体和加工工艺有关，而且还主要取决于所用炭黑的粒径。小粒径炭黑通常具有高的聚集态结构，比表面积较大，在复合材料中易于凝聚以降低表面能，当复合材料温度上升和体积膨胀时，这种凝聚体结构不易被破坏，因此正温度系数较低。与此相反，大粒径炭黑具有低的聚集态结构和小的比表面积，颗粒之间易随复合材料基体结晶的熔融而分开，因此复合材料正温度系数高。

辣椒秆与LDPE共热解特性及其炭化产物还田适宜性评价

针对中国部分地区农作物秸秆与农膜处理难的问题,利用外加热热解工艺,开展了辣椒秸秆(CS,chili straw)与低密度聚乙烯(LDPE,low density polyethylene)的共热解试验,研究了不同掺混比和热解温度对共热解产物产率、特性及共热解炭还田指标的影响。结果表明,混合样品的分解主要有脱水、挥发分析出、聚合物降解和焦炭形成4个阶段。随着热解温度的升高,共热解炭的产率呈下降趋势,共热解气和共热解油的产率增加;共热解气的LHV(low heat value)处于8.6~14.5 MJ/m^(3)之间,共热解炭的LHV处于19.6~28.5 MJ/kg之间。此外,随着温度升高,共热解炭的挥发分逐渐减少,固定碳和灰分逐渐增加;共热解炭的比表面积处于0.4~2.2 m^(2)/g之间,与温度呈正相关,与掺混比呈负相关,共热解炭的pH值与温度呈正相关,整体处于10.1~12.5之间,掺混比对pH值的影响不明显;共热解炭的PAHs(polycyclic aromatic hydrocarbon)含量及TEQ(toxic equivalent quantity)毒性低于其他研究平均值,只有15%-500℃(LDPE质量分数为15%,在500℃热解)中PAHs总量超过EBC设定的优质级阈值(4 mg/kg)。高温条件下利于PAHs的分解,共热解炭用于还田应适当提高热解温度,为农村秸秆和农膜处理提供参考。

线性低密度聚乙烯—炭黑复合物的正温度效应

本文研究了炭黑填充线性低密度聚乙烯复合物的导电性与炭黑含量的关系、PTC强度与CB含量的关系,探讨了未交联与交联复合物PTC效应的热重复性和NTC效应。

炭黑填充低密度聚乙烯导电塑料的热敏特性

研究了低密度聚乙烯／炭黑高分子ＰＴＣ导电材料电阻率的温度依赖性、热功率特性、电压－电流特性、热响应时间常数、电致发热稳定性以及电压对功率和发热温度的影响。结果表明，ＬＤＰＥ／ＣＢ导电塑料可用于制备ＰＴＣ效应高，热响应敏感，具有发热温度６０℃的安全节能自控型加热电缆。

高导热炭材料的研究进展

炭材料具有高热导率、低密度、优异的机械性能,是近年来最具发展前景的一类散热材料。本文结合炭材料结构和传导机理主要介绍目前国内外在提高炭材料热导率方面的研究工作及发展趋势。

LDPE/EPM/炭黑导电复合材料的研究

制备了低密度聚乙烯 (LDPE) /二元乙丙橡胶 (EPM) /炭黑导电复合材料。用带功能基团的表面改性剂对炭黑进行表面处理 ,在炭黑低填充量下即获得了导电率高、综合性能优良的导电复合材料。研究了基体树脂的结构、工艺方法、炭黑的预处理、复合材料的后处理 (退火 )等对LDPE/EPM/炭黑导电复合材料导电性能的影响。

LDPE/炭黑导电复合材料电学及力学性能研究

研究了炭黑种类及用量、极性共聚物（Ｅ－ＡＥ－ＭＡＨ）、润滑剂种类及用量和交联剂（ＤＣＰ）对ＬＤＰＥ／炭黑导电复合材料电学及力学性能的影响。结果表明，ＨＧ－４型炭黑导电性最好，ＡＣＥＴ炭黑导电性较差。极性共聚物能提高复合材料的导电性和力学性能。高分子蜡改善复合材料电学及力学性能的效果优于液体石蜡。交联剂使复合材料导电性变差。

新型隔热炭/炭复合材料的制备工艺

针对国内对高性能隔热材料的广泛需求,以炭纤维毡为预制体、热固性树脂为先驱体,采用浸渍—固化—炭化的方法制备新型低密度隔热炭/炭复合材料。研究浸渍液的浓度、树脂和毡体的类型、层间粘接剂的浓度和类型、固化时所加的外部压力等因素对材料密度的影响,并借助扫锚电镜观察、分析样品的微观结构。实验结果表明,采用长纤维毡作预制体、呋喃树脂作先驱体,浸渍液浓度为8%,层间粘接剂选用环氧树脂,固化压力为1 200 MPa时,炭/炭复合材料的密度为0.17 g/cm3,热导率为0.19 W/(m.K)。

炭黑填充LDPE体系发泡复合材料的导电性能

以低密度聚乙烯(LDPE)和乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)为主基体,乙炔炭黑(ACET)为导电填料,偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂,过氧化二异丙苯(DCP)为交联剂制备LDPE/EVA/CB导电泡沫复合材料.通过分析炭黑含量、交联剂、发泡剂对复合材料电性能的影响表明,该导电泡沫具有较理想的泡孔结构,升温电阻测试表明,LDPE/EVA/ACET导电发泡复合材料具有较好的开关特性,呈明显的正温度系数(PTC)特性,并确定了发泡剂和交联剂的用量,获得了具有较好泡沫性能和PTC特性的导电泡沫材料.

炭黑填充PE-HD/EVA/PE-LD导电发泡复合材料的阻温特性

以高密度聚乙烯(PE-HD)为聚合物基体材料、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)为增韧剂、低密度聚乙烯(PE-LD)为增塑剂、乙炔炭黑(ACET)为导电填料、偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂、过氧化二异丙苯(DCP)为交联剂制备了PE-HD/EVA/PE-LD/ACET导电发泡复合材料。结果表明,PE-HD/EVA/PE-LD=50/30/20(质量比,下同)、ACET填加量为35%(质量分数,下同)、发泡剂AC的添加量为4%、交联剂DCP填加量为0.5%时,制备的导电发泡复合材料具有比较理想的闭孔泡孔结构。经过升温电阻测试,发现PE-HD/EVA/PE-LD/ACET导电发泡复合材料具有良好的开关特性,呈现明显的正温度系数(PTC)特性;AC发泡剂用量为4%时,PTC效应最强。

加工工艺对聚乙烯/乙炔炭黑复合材料中炭黑分散性的影响

采用表面电阻的统计分析、力学性能测试及扫描电镜分析等手段研究了不同工艺方法和工艺条件对聚乙烯/乙炔炭黑复合材料中炭黑分散性的影响。结果表明:与开炼工艺相比,通过密炼工艺制得的试样中炭黑的分散性更好;采用密炼工艺,转速为30 r/min,密炼5 min后出料,裁成小块投入混炼室再密炼5 min,制得的试样中炭黑的分散性最好;高转速、长时间的密炼工艺对炭黑聚集体结构有一定程度的破坏。