混合条件对环氧有机土纳米复合材料插层剥离行为及性能的影响

采用X 射线衍射仪、透射电镜 (TEM )研究了混合条件 ,即混合温度和时间 ,对环氧 /16 烷基胺有机蒙脱土体系在固化前的混合物以及加入固化剂、促进剂固化后有机土的插层与剥离行为的影响 .同时采用拉伸试验机、冲击试验机和热机械分析仪测定了插层与剥离型纳米复合材料的物理力学性能 .从X 射线衍射看出 ,有机土很容易在混合过程被环氧所插层 .混合物经固化后可以形成插层型或剥离型纳米复合材料 .存在一个混合温度 时间 插层剥离转变的 3 T图 .只有在一定的混合条件的区域内才能形成剥离型纳米复合材料 .

插层剥离法制备的石墨烯性能与表征

为探寻制备石墨烯的新方法,以Na_2SO_4和KOH混合溶液为剥离液、以高纯定向热解石墨(HOPG)为原料,由电磁场交互作用剥离的石墨纳米微片,经超声波细胞破碎机分散和冷冻干燥,制备少层石墨烯粉末。利用扫描电子显微镜、高分辨透射电镜对其进行微观形貌表征和层数观察,X射线衍射仪对其晶格有序程度和层间距进行计算。同时,采用霍尔效应法测定少层石墨烯的薄膜电导率,采用物理N_2吸附法测定石墨烯的BET比表面积。结果表明:制备的少层石墨烯,具有薄纱状褶皱起伏的平面结构,边缘存在少量缺陷和卷曲,形状不规则的层与层间呈平行堆叠,且具有良好的透光性。其结构缺陷少、层数少(3~5层),电导率可达10~5~10~6S/m,BET比表面积超过80 m^2/g。插层剥离法能够快速制备石墨烯,且少层石墨烯导电性能和吸附性能良好。

纳米蒙脱土/环氧树脂复合材料的插层剥离及性能研究

考察了纳米蒙脱土在环氧树脂中的插层剥离行为 ,发现提高环氧树脂在蒙脱土层间的固化反应速率 ,有利于促进层间反应在与层外反应的竞争中胜出 ,有利于蒙脱土在环氧树脂中的剥离。制备了纳米蒙脱土 /环氧树脂复合材料 ,性能测试显示复合材料的力学性能和热性能均比纯环氧树脂有所提高 ,无缺口冲击强度提高了 177.8% ,拉伸强度提高了 46.5 % ,热变形温度提高了 13 .2℃。

淀粉接枝丙烯酰胺和丙烯酸/蒙脱土纳米复合吸水材料的合成

淀粉糊化于AA和AM的水溶液中,分散十六烷基三甲基溴化铵改性后的蒙脱土于此水溶液中进行单体原位插层接枝聚合,制得淀粉接枝丙烯酰胺和丙烯酸/蒙脱土纳米复合吸水材料。X射线衍射(XRD)结果发现,复合材料中蒙脱土片层(001)面的层间距增大到2.37 nm,形成了剥离型纳米插层复合吸水材料。TG分析表明,该复合吸水材料的分解温度比普通淀粉接枝丙烯酰胺和丙烯酸吸水材料提高了70℃。DSC结果表明,随着吸水剂中MMT含量的增加(0%、2%、5%、8%),复合吸水材料的Tg逐渐升高(108℃、118℃、130℃、140℃)。通过SEM观察发现复合吸材料形成了致密的网状结构,蒙脱土与高分子基体有较多粘连。

偏心转子挤出机制备UHMWPE/PP/OMMT纳米复合材料及表征

利用拉伸流场支配的偏心转子挤出机制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/聚丙烯(PP)/蒙脱土(OMMT)纳米复合材料,固定UHMPWPE/PP的质量比为90/10,改变OMMT含量,分别研究复合材料中OMMT的分散形态、热学行为和流变性能。结果发现拉伸流场有利于OMMT在复合体系中的分散混合,当纳米填料OMMT含量为3 phr时分散效果最好。OMMT含量为3 phr时,均匀分散在基体中并以剥离态为主的OMMT有异相成核的作用,促进了UHMWPE的结晶,此时纳米复合材料中UHMWPE的结晶度最高;OMMT含量为3 phr和5 phr时的片层结构间距最大;OMMT含量为3 phr时热分解起始温度与分解5%时温度也最高;流变结果显示在高频区OMMT含量为3 phr时的储能模量接近于OMMT含量为7 phr时的储能模量。研究结果表明在拉伸流场下较好实现了OMMT的剥离和插层结构。

蒙脱土改性环氧树脂复合材料的制备及性能研究

采用长链烷基季胺盐对蒙脱土进行有机改性,将改性后的蒙脱土与双酚A型环氧树脂以及酸酐固化剂充分混合固化制得复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM )对材料的微观结构进行表征,并对材料的力学性能、热性能进行了研究。

PU/P(MMA-co-MAH)/OMMT纳米复合材料的制备与性能研究

将插层纳米复合技术与互穿网络共混技术相结合,通过同步插层聚合法制备PU/聚(甲基丙烯酸甲酯-马来酸酐)[P(MMA-co-MAH)]/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料。试验结果表明,PU/P(MMA-co-MAH)/OMMT纳米复合材料为剥离/插层型纳米复合材料,各项物理性能较优;其优化制备条件是:过氧化苯甲酰、二甲基丙烯酸乙二酯、OMMT和MAH在单体中的质量分数分别为0.008,0.02,0.05和0.05;PU/PMMA共混比为60/40;亚甲基双邻氯苯胺因数为0.8。

Sn(HPO_(4))_(2)纳米片/Sn锂离子电池负极材料的制备及性能

随着移动便携式电子设备的更新换代,人们对于锂离子电池性能的提升有了更高的要求,而作为影响其储锂电化学性能的关键因素--负极材料,其最新研究动态已经成为人们广泛关注的热点。通过插层法将α-Sn(HPO_(4))_(2)·H_(2)O剥离成Sn(HPO_(4))_(2)纳米片(SNS),在保留其层状晶体结构的同时暴露出更多的储锂活性位点,并进一步利用化学镀法将剥离得到的SNS与具有高储锂比容量的金属Sn纳米颗粒进行复合。研究表明,制得的Sn/SNS复合材料具有显著优于SNS的综合储锂电化学性能,其中,Sn/SNS-Ⅲ在0.1 A/g电流密度下的比容量为475.7 mAh/g,在0.2 A/g电流密度下经过500次循环后比容量为449.5 mAh/g,在5 A/g电流密度下经过1000次循环后容量保持率仍为63.49%。这主要归因于均匀分布在SNS表面的Sn纳米颗粒(~10 nm)能够提供额外的储锂位点,同时SNS对Sn纳米颗粒的有效支撑能够抑制其团聚并缓解其在充放电过程中的体积膨胀,因此,Sn/SNS复合材料表现出高的储锂容量和良好的循环稳定性。

二硫化钼基纳米复合材料的构筑与应用

二硫化钼(Mo S_2)具有典型的层状结构,易于形成寡层Mo S_2纳米片,具有丰富的光、电、催化性能,在光电信息与能源转换等领域有广泛应用潜力.采用含钼化工原料并通过湿化学、气相沉积等方法制备寡层Mo S_2纳米片,继而构筑Mo S_2纳米片基功能纳米复合材料,是目前国内外的研究热点;但是,以化工钼试剂为原料制备Mo S_2纳米片的工艺路线长且不绿色.而辉钼矿是以层状Mo S_2为主要组分的矿物,在我国储量大,是制备寡层Mo S_2纳米材料的良好原料,因此,以经提纯处理的层状结构辉钼矿为直接原料,采用插层-剥离技术制备寡层Mo S_2纳米片是一种低碳经济途径.

竹子状Mn_xW_(1-x)S_2纳米管制备与表征

以WS2为前驱体,用剥离–插层–水热掺杂这一种新的技术方法制备了竹子状MnxW1–xS2纳米管。在常温下将前驱体WS2用正丁基锂处理15d,经正已烷冲洗6次后,在60℃,真空(0.01Pa)干燥12h,将适量样品置于装有MnCl2水溶液的高压反应釜中,然后将高压反应釜升温至180℃,并保温72h,自然冷却,过滤干燥后即得所需产物。采用X射线衍射、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和X射线能量散射谱对样品进行了表征。结果表明:样品的形貌为具有尖头和节的竹子状纳米管;竹子状纳米管的尖端、管壁和节部具有清晰的层状结构,层间距离基本相等;竹子状纳米管的化学组成为Mn,W和S。

石墨烯/铁氧化物负极材料的原位制备及表征

传统的石墨负极已经不能满足锂离子电池对高能量密度的需求。采用电化学插层-剥离法得到的石墨烯对铁氧化物负极进行包覆改性,石墨烯表面被部分氧化,拥有类似于氧化石墨烯的功能性,可以和Fe3+通过静电吸附完成表面自组装;而且其表面缺陷少、导电性良好,是制备这类复合材料极佳的备选材料;同时,探讨了不同制备条件对石墨烯堆叠效应的影响。结果表明,冷冻干燥可以一定程度上抑制石墨烯堆叠现象的发生,从而增强复合材料的电化学性能。该负极材料在1 A/g的大电流密度下经过350次长循环后仍能保持603 mAh/g的比容量,远高于现在的石墨负极(372 mAh/g),具有优异的循环稳定性。

LDHNSs的制备与表征

以全氟辛基磺酸钾为阴离子表面活性剂,以N,N′-二甲基乙酰胺为极性溶剂,利用阴离子插层/超声辅助液相剥离法制备出少层的水滑石纳米片(LDHNSs)。采用SEM、XRD、TEM、AFM和激光粒度仪等测试手段对产物进行表征。结果表明,LDHNSs的厚度为7~17nm,仅为1~4层。

有机累托石/环氧树脂复合材料的结构及性能

以热稳定性较高的离子液体1-十六烷基-3-甲基咪唑溴盐(1-hexadecyl-3-methylimidazolium bromide,C16mimBr)为改性剂,制备了有机累托石(organic-rectorite,OREC)。以环氧树脂(epoxy resin,EP)为基体,分别用2-乙基-4-甲基咪唑(2-ethyl-4-methylimidazole,2-E-4-MI)和桐油酸酐(tung oil anhydride,TOA)作固化剂,制得了2种有机累托石/环氧树脂复合材料。对复合材料的微观结构、力学性能和耐热性能进行了测试。结果表明:以2-E-4-MI为固化剂时,只能形成插层型纳米复合材料;以TOA为固化剂时,OREC在较低含量时易在环氧树脂基体中形成剥离型纳米复合材料。OREC添加量为2%(质量分数)时,剥离型纳米复合材料具有最佳力学性能和耐热性能。与纯环氧树脂固化物相比,其拉伸强度提高了60.3%,弯曲强度提高了26.7%,弯曲模量提高了34%,热分解温度提高了14℃,玻璃化转变温度提高了5.5℃。