阻燃功能核壳结构木塑复合材料制备及性能研究

通过在表层添加有机改性蒙脱土(OMMT)与聚磷酸铵(APP)以及纳米氢氧化镁[Mg(OH)_2]与APP制备具有阻燃功能的核壳型木塑复合材料,并利用力学性能测试、锥形量热测试和热重分析,研究了阻燃剂对核壳型木塑复合材料的力学性能、燃烧性能和热稳定性能的影响。结果表明,OMMT与APP有更好的协同效果和阻燃效果,其热释放总量以及热释放速率都呈下降趋势,但是复配之后的产烟量却增多。热失重分析结果表明,APP与OMMT的复配和APP与Mg(OH)_2的复配相比较,前者残炭率更高,达到了55.2%。两种阻燃剂复配后弯曲强度和弹性模量呈现下降趋势,力学强度下降。综合比较,APP与OMMT复配阻燃性能更好。

核壳结构木塑复合材料抗紫外老化性能试验

以高密度聚乙烯(HDPE)和木粉为主要原料,采用传统木塑复合材料(WPC)制备工艺和共挤出生产工艺,分别制备出均一结构和核壳结构WPC。核壳结构WPC芯层原料配比与均一结构WPC相同(木塑质量比为6∶4),表层则为纯HDPE塑料。将两组材料进行紫外光加速老化试验,并对两组试件的表面颜色、表面形貌、化学基团及抗弯性能分别进行测试和表征。研究结果表明:经2 500 h紫外光照射后,均一结构与核壳结构的WPC表面颜色色差ΔE值分别增加17.59和9.40,核壳结构WPC的抗紫外色变能力明显优于均一结构WPC;电镜照片显示,与核壳结构WPC相比均一结构WPC表面粗糙,在紫外光作用下更容易出现表面裂纹和粉化现象;傅里叶红外光谱分析证明核壳结构WPC表面羟基与羰基基团变化明显低于均一结构WPC,HDPE表层有效延缓了WPC的光氧降解;随着紫外光老化时间延长,两组试件的抗弯性能均呈现下降趋势,经2 500 h老化试验后,核壳结构和均一结构WPC的弯曲强度保留率分别为58.1%和49.7%,弹性模量保留率分别为43.2%和38.0%,表明聚乙烯壳层结构对维持WPC强度有一定的积极作用。

共挤出成型核壳结构木塑复合材料研究进展

共挤出成型核壳结构木塑复合材料(WPCs)是一种能将多种聚合物的特性集成一体以实现结构化设计的多层结构复合材料。主要介绍了共挤出技术及其在WPCs中的应用现状,通过与传统WPCs比较,总结了核壳结构WPCs在复合化、多功能化、绿色节能化方面的优越性,概述了近年来核壳结构WPCs的改性方法,目前的研究主要集中在对壳层和芯层材料的改性,而对核壳界面的改性还需进一步研究,随后还介绍了新型核壳结构WPCs的研究,最后分析了核壳结构WPCs面临的问题并对其发展前景进行了展望。

TiO_(2)-PDA核壳结构及TiO_(2)-PDA/硅胶复合材料的制备

将多巴胺单体在纳米TiO_(2)粒子表面聚合,形成TiO_(2)-聚多巴胺(PDA)核壳结构,与硅胶(SR)共混制备了TiO_(2)-PDA/SR复合材料,并研究了其结构与性能。结果表明:使用多巴胺单体增加了TiO_(2)的分散性与相容性;PDA包覆的TiO_(2)粒子分散性明显提升,形成了较为清晰的核壳结构;PDA稳定且牢固地自聚在纳米TiO_(2)粒子外层,不易脱落;TiO_(2)-PDA/SR复合材料的起始分解温度从450.44℃提升到468.01℃,复合材料微观形貌呈海-岛结构。

壳核结构氧化铝@石墨烯复合粉末增强铜基复合材料摩擦学性能研究

如何充分发挥润滑组元和耐磨组元的协同作用以提高铜基复合材料摩擦学性能仍面临具大的挑战。以石墨烯为润滑组元,氧化铝为耐磨组元,对比了氧化铝和石墨烯组装为壳核结构前后对铜基复合材料摩擦学性能的影响。结果表明,与氧化铝和石墨烯分别以独立相分布于铜基体的情况相比,氧化铝和石墨烯组装为壳核结构后可以提高铜基复合材料的致密度、硬度,并有利于在磨痕表面形成连续且具有保护性的摩擦层。因此,在10~40 N载荷范围内干摩擦,后者比前者具有更低的摩擦因数和磨损率。

核壳结构金属基复合材料的研究现状与发展趋势

核壳结构金属基复合材料是一类有望突破强韧倒置关系的非连续增强金属基复合材料,其在航空、航天、军工、电力、电子等领域有着广阔的应用前景。本文综述核壳结构金属基复合材料的研究现状,分析核壳结构增强体及其金属基复合材料的制备技术、核壳结构的微观组织调控以及强韧化机理,并对核壳结构金属基复合材料的发展方向及需要解决的问题进行论述。

基于Stöber法的SiO_(2)核壳型纳米复合材料的可控制备及摩擦学性能研究

本文开发了一种超声辅助的Stöber法,可用于制备具有良好润滑性能的SiO_(2)核壳纳米复合材料。制备的SiO_(2)核壳型纳米复合材料含有SiO_(2)芯体和三种不同壳体:酚醛树脂(RF)、sp3主导的无机碳以及sp2主导石墨烯壳层。研究发现氨根离子能够改变表面电荷,在无表面活性剂参与的情况下实现SiO_(2)表面包覆RF。研究了RF在低温、中温、高温热解的三个关键阶段,考察了表面结合水/羟基等析出、羧基/酚类物质析出、烷基侧链等析出、石墨化进程的发展过程及Fe等催化剂的作用;探索了SiO_(2)@石墨烯作为润滑添加剂的摩擦学性能,发现相比PAO4,其摩擦系数可降低30.5%,磨损率可降低69.2%,展现出核壳型纳米复合材料的良好润滑作用。

核壳结构纳米复合材料的制备及催化应用研究进展

核壳结构纳米复合材料,即一层或多层的无机或有机材料借助某种相互作用力包覆在无机或有机颗粒的外表面所形成的具有核壳结构的纳米材料。核壳结构纳米复合材料可以改善外壳和内核的不足,提高材料的光、电、磁、催化等特性。根据核和壳层的不同可划分出多种分类,且制备方法多样。核与壳之间的相互作用促使核壳结构纳米复合材料呈现出多种优异的功能特性,广泛应用于诸多领域。在催化中,核壳结构纳米复合材料不但表现出良好的耐化学侵蚀特性还能有效减少纳米粒子的团聚、烧结等问题。该文综述了核壳型纳米复合材料的分类、制备方法及在催化领域中的应用,简单阐述了其形成机理,并对其未来发展方向进行了展望。

Nb相增塑核壳结构TiAl/Nb复合材料的制备及组织性能研究

针对传统γ-TiAl合金室温塑性低、难以满足工程化应用的难题,本文提出Nb相增塑核壳结构TiAl/Nb复合材料,系统研究了复合材料的制备工艺和力学性能。结果表明:在200 r/min转速下球磨120 h可实现细小Nb颗粒对大尺寸γ-TiAl雾化粉的完全包裹,随后在40 MPa下,1 200℃真空热压1 h可获得增塑相可控的致密核壳结构组织。制备的TiAl/Nb复合材料在室温下的屈服强度为971.5MPa,抗压强度为2 337.7 MPa,断裂应变为31.7%,表现出高强度和良好的塑性。这种强度和塑性的协同提高归因于延性β-Nb相促进了基体相之间的协调变形,提高了材料的整体持续变形能力。

SDBS对核壳结构木塑复合材料抗静电及热力学性能的影响

以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为抗静电剂,将其加入到具有核壳结构的高密度聚乙烯(HDPE)木塑复合材料中,以减小壳层HDPE的静电效应。采用超高电阻测量仪、万能力学试验机、表面接触角测试仪以及差示扫描量热仪对样品进行电学、力学、表面润湿性以及热力学分析。结果表明:未添加SDBS的核壳结构木塑复合材料的表面电阻率为10^(15)Ω;添加18%的SDBS后,木塑复合材料的表面电阻率降至10~8Ω。添加SDBS后,木塑复合材料的力学性能先上升后下降,弯曲强度较最高值下降约3.67%,弯曲模量较最高值下降约9.92%,冲击强度较最高值下降约10.20%。复合材料表面润湿性随着壳层SDBS含量的增加而降低,壳层结构HDPE基体结晶度则先降低后提高。

核-壳结构木塑复合材料的抗静电及热力学性能研究

为了减弱核-壳结构木塑复合材料(WPC)壳层因高密度聚乙烯(HDPE)的非极性结构而产生的静电效应,降低其表面电阻率,在WPC壳层添加炭黑(CB),运用超高电阻测量仪、万能力学试验机、扫描电子显微镜以及差式扫描量热仪对样品进行检测分析,研究其电学性能、力学性能、微观结构和热力学性质。结果表明,改性处理前,核-壳结构木塑复合材料的表面电阻率约为10^(14)Ω,使用炭黑改性可以有效降低表面电阻率。壳层添加20%的炭黑后,表面电阻率降为10~6Ω。弯曲强度和弯曲模量分别增加21.56%和10.77%,冲击强度也增加26.11%。扫描电子显微镜图表明炭黑的加入会使得HDPE形成一定的片状结构,有助于电子的移动。炭黑的加入可作为HDPE成核剂,降低其熔融状态起始温度和熔融温度,并降低其结晶度。

核壳型纳米复合材料的润滑作用及机理研究进展

摩擦磨损一直是能源消耗和材料损耗的主要原因。而润滑油添加剂作为现代润滑油的必要组分,对润滑油性能起着至关重要的作用。碳基材料是一种高效的环保型润滑油添加剂,因其具有高强度、优良的耐磨性、耐化学性等特性,可有效提高润滑油的摩擦学性能,被广泛应用于各种场景。核壳纳米材料由“芯体”和“壳层”两部分组成,在润滑性能方面,核壳纳米材料既可以发挥二者的互补作用,形成协同润滑机制,又可以根据润滑场景的需要,有目的性地设计“芯体”和“壳层”,使其分别具有支撑-润滑作用或修补-保护作用,成为性能优异的润滑组分,具有较好的研究和应用前景。对核壳型纳米复合材料作为纳米润滑添加剂的研究进展进行综述,归纳总结近期核壳型纳米复合材料支撑三种重要润滑机理的研究成果,为相关研究提供重要的进展研究综述成果。

核壳结构纳米复合材料的研究进展

纳米粒子由于具有大量的潜在应用,近年来已引起人们极大的关注。通过制备具有核壳结构的纳米复合材料可以使其获得更多特殊的性质。综述了最近几年制备壳核结构纳米粒子的方法,根据其核、壳的不同材料分了4类,并对其中某些方法进行了比较,同时指出了目前该领域的应用前景、存在的不足和今后的研究发展方向。

单分散核/壳结构导电高分子复合材料的研究(Ⅰ)——单分散核/壳结构聚苯乙烯/聚吡咯的结构表征

Monodisperse core/shell latex particles composed of a polystyrene(PS) core and a thin conductive polypyrrole (PPy) shell were synthesized by means of two-stage emulsion polymerization. Proofs for the success of core/shell synthesis were obtained by using transmission electron microscopy (TEM) and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). Pressed pellet conductivity measurements on the dried composites indicated a low percolation threshold of 13.8%. The conductivity for the composites was higher than that of a heterogeneous admixture of dried PS latex and PPy bulk powder. The highest conductivity of the core/shell composite was 0.14 S/cm.

碳化钨/碳化二钨核壳结构纳米复合材料的制备及电催化活性

以偏钨酸铵为钨源,铁黄(FeOOH)为载体,将表面包覆法与原位还原碳化技术相结合,制备出了具有核壳结构的碳化钨(WC)/碳化二钨(W2C)纳米复合材料;应用X射线衍射(XRD)分析、透射电子显微镜(TEM)和X射线能量散射谱(EDS)等手段对不同阶段样品的晶相、形貌、微结构和化学组成等特征进行了表征.结果表明:负载体经煅烧后,载体及包裹层的物相均发生了变化,形貌也相应地发生了改变;经盐酸处理及还原碳化后,样品由WC和W2C纳米颗粒组成,并构成了以W2C为壳,以WC为核的典型核壳结构;结合表征结果对核壳结构的形成机理进行了探讨.采用三电极体系循环伏安法测试了样品在酸性、中性和碱性溶液中对甲醇的电催化氧化活性.结果表明,与颗粒状碳化钨和介孔空心球状碳化钨相比,样品的电催化活性有了明显的提高.这说明W2C与WC构成核壳结构纳米复合材料后,其电化学性能有了明显的提升,核壳结构纳米复合材料是提高碳化钨催化材料活性的有效途径之一.

金属-介质壳核结构复合材料吸波特性的仿真和分析

基于有效媒质理论,采用有限元法计算了二维金属-介质壳核结构复合材料模型的等效介电常数。分析了金属层电导率、金属层厚度、填充比、内核材料及衬底介电常数对复合材料等效介电常数的影响。仿真结果表明,金属-介质复合材料具有2个吸收峰,且通过改变金属层电导率可以在射频至红外频段灵活调整复合材料吸收峰的位置;复合材料的吸收峰与其显微结构密切相关。有效介质理论是研究和分析复合材料吸波特性的有力工具。

纳米白炭黑核-壳型木塑复合材料抗紫外老化研究

以高密度聚乙烯(HDPE)和木粉为原料,辅以少量化学助剂,采用共挤出生产工艺,以芯层木塑比为6∶4,壳层添加不同含量纳米白炭黑制备出核-壳结构木塑复合材料(WPC)。将其放入老化箱进行紫外光加速老化试验,并对表面颜色、表面形貌、抗弯性能及化学成分进行了测试和表征。结果表明,紫外老化2 500 h后,较之空白样,加入2%纳米白炭黑的ΔE下降了32.7%,试样表面更加完整,裂纹与粉尘较少;弯曲强度保留率提高了9.9%,弹性模量保留率提高了13.2%,且均优于1%纳米白炭黑试样;所有材料表面的氧(O)/碳(C)含量比(n_O/n_C)与老化后木塑表面氧化的碳(C_(ox))/未氧化的碳(C_(unox))的含量比(n_(C_(ox))/n_(C_(unox)))均增大,表面氧化程度加深;其中添加2%纳米白炭黑的WPC表面氧化程度最低,n_O/n_C增长幅度为15.5%,n_(C_(ox))/n_(C_(unox))增加了16.5%,均低于空白样与1%纳米白炭黑试样。说明纳米白炭黑能够提高核-壳WPC抗紫外老化性能并降低其光氧化降解程度,并且适当提高添加量效果更佳。

核壳结构Fe_3O_4@TiO_2磁性纳米复合材料的制备及性能表征

利用热分解油酸铁复合物得到油相Fe_3O_4磁性纳米粒子,以冰醋酸、钛酸四异丙酯和乙醇组成混合溶液,采用水热仿生合成法制备Fe_3O_4@TiO_2核壳结构磁性纳米复合材料。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)及振动样品磁强计(VSM)对材料的形貌、结构、磁学性能等进行了分析表征。结果表明,TiO_2在Fe_3O_4颗粒表面进行了有效的包覆,形成了良好的包覆层,产品分散性好、结晶度高、形态稳定、磁性良好,为其在环境保护、生物、光催化等诸多领域的潜在应用提供了有利条件。

核壳型MOFs@离子液体复合材料的制备及其常压下催化CO_(2)环加成反应性能探究

通过双氨基功能化离子液体与对苯二甲醛原位共价组装得到柔性聚合物(DP),并采用后合成修饰法将DP包覆于金属有机框架材料MIL-101(Cr)表面,构筑了一种核-壳型复合材料(MIL-101@DP)用于催化CO_(2)和环氧氯丙烷(ECH)环加成反应。MIL-101@DP保留了MIL-101(Cr)高比表面积和高孔隙率的优点,并兼具亲核位点Cl^(-)与Lewis酸性位点Cr^(3+)。在Lewis酸碱位点协同作用下,MIL-101@DP可在常压、80℃、24h且无助催化剂的条件下高效催化转化CO_(2)和ECH反应(ECH转化率可达99%),且在循环使用四次后活性未出现明显下降。

核-壳结构型复合材料的制备与应用

具有核-壳结构的复合材料在很多领域具有许多潜在的应用功能,也是近几年来的一个研究热点。分析和讨论了核-壳复合材料的制备方法,包括化学沉积法、溶胶-凝胶法、自组装技术、微乳液法、模板法和超声合成法等;然后总结了核-壳结构复合材料在生物医药、催化、传感器等领域的应用研究进展;最后对核-壳结构材料的制备方法和应用前景进行了展望。