聚丙烯酰胺/羧甲基壳聚糖/羟基化氮化硼复合水凝胶的制备以及导热传感性能

利用丙烯酰胺(AM)和羧甲基壳聚糖(CMCS)构建双网络结构,采用浸泡六水合三氯化铁(FeCl_(3)·6H_(2)O)溶液的策略,并引入羟基化氮化硼(OH-BNNS),通过两步法制备出复合水凝胶(PAM/CMCS-Fe^(3+)/OH-BNNS)。通过扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对水凝胶进行了结构表征,并通过电子万能材料试验机对其进行了力学性能以及自回复性能的测试,最后还通过导热系数测试仪以及热红外成像仪对其导热性能进行了测试。研究表明,该水凝胶具有超柔韧性、良好的导热性、吸水性、优异的机械强度和自回复性能。OH-BNNS的引入使复合水凝胶在力学和热响应中都表现出明显的增强,其导热系数最大能达到0.514 W/(m·℃)。

氮化硼包覆碳化硅纤维表面CVD法生长碳纳米管研究

目的通过调节化学气相沉积(CVD)的工艺参数,实现碳纳米管(CNTs)在氮化硼(BN)包覆的碳化硅纤维(SiCf)表面的可控生长。方法通过控制单一变量,采用扫描电子显微镜、热重分析、X射线光电子能谱等表征手段,系统地研究了CVD工艺参数和BN表面改性对CNTs形貌、长度、含量的影响。结果通过改变CVD工艺参数,实现了对CNTs形貌、长度、含量的调节与控制,获得了CNTs和BN协同改性的SiC纤维(SiC@BN-CNTs)。其中,SiC@BN-OH在反应温度为700℃、反应时间为20 min等参数下具有最大的CNTs产率(质量分数为10.6%),且形貌良好、含量较高。结论浸渍催化剂和缩短碳源与载体的距离对生长CNTs有积极影响,增加了CNTs的长度和生长密度;通过调节反应温度和时间能够实现对CNTs长度、含量的精确控制,从而获得高质量、高结晶度的CNTs;在反应器中,气体和催化剂的含量相互影响,在制备过程中需要考虑气体和催化剂的比例,按比例同时增加气体和催化剂的流入速率能够获得更好的结果。BN表面羟基化改性处理增强了BN对催化剂的吸附,促进了催化剂颗粒的分散,提高了CNTs的产率。

阻燃硬质聚氨酯泡沫/羟基化氮化硼纳米复合材料的制备与性能

采用超声辅助液相剥离法成功制备了羟基化氮化硼纳米片(BNNS),并与聚醚多元醇(PMPO)分子链原位结合,制备了阻燃硬质聚氨酯泡沫/氮化硼纳米导热复合材料。结果显示,该方法制备的BNNS片层薄且表面含有较多官能团。相比未剥离的h-BN,羟基化BNNS改善了聚氨酯泡沫的微观孔隙结构。随着BNNS含量增加,复合材料的压缩强度先升高后逐渐降低。在0.5%~1%范围内,复合材料表现出最佳的热稳定性和协同阻燃性能。当BNNS含量为1.5%时,RPUF/BNNS复合材料的热导率提高了186.2%,达到0.063 W/(m·K)。

羟基化氮化硼改性PLA纳米纤维膜的制备及性能研究

为拓展生物基可降解PLA纳米纤维膜在空气过滤等医疗卫生领域的应用范围,通过机械剥离与功能化改性方法制备羟基化氮化硼(BNO)二维纳米片,并采用静电纺丝工艺制备羟基化氮化硼纳米片改性聚乳酸(PLA/BNO)纳米纤维膜。探讨BNO纳米片的引入对PLA纳米纤维膜的微观结构与形貌、导热性能、力学性能以及空气过滤性能的影响。结果表明:与纯PLA纳米纤维膜相比,PLA/BNO纳米纤维膜的拉伸力学性能以及导热性能显著提高。当纺丝液中BNO纳米片质量分数为0.7%时,风速为0.01 m/s时,PLA/BNO纳米纤维膜的过滤效率为99.97%,品质因子达到最大值0.262 Pa^(-1),阻力压降最小为31 Pa,PLA/BNO纳米纤维膜的拉伸断裂强度以及导热系数较纯PLA纳米纤维膜分别提高27.39%和26.62%。

羟基化氮化硼纳米片/海藻酸钠/聚丙烯酰胺水凝胶的制备及其机械性能

通过球磨法将羟基基团修饰到氮化硼纳米片的表面得到羟基功能化氮化硼纳米片(OH-BNNSs),提高它的亲水性。而后制备了羟基化氮化硼纳米片/海藻酸钠/聚丙烯酰胺(m(SA)∶m(PAM)=1∶2,添加质量分数2.0%OH-BNNSs)复合水凝胶(OH-BNNSs/SA/PAM)。结果证明,聚丙烯酰胺分子链上的氨基基团和功能化氮化硼上的羟基基团之间会形成氢键,从而形成新的交联点,海藻酸钠与钙离子交联,并与丙烯酰胺产生自由基聚合,所以在加入OH-BNNSs和引入新的交联网络后,三元复合水凝胶的交联密度显著增加。静态力学拉伸测试表明,制备的OH-BNNSs/SA/PAM三元复合水凝胶与纯聚丙烯酰胺水凝胶相比具有较高的拉伸强度和模量。同时,TGA和DTG显示其最大降解温度升高,通过差重法测量其平衡溶胀度有所下降。

掺杂BN-OH纳米片的P/PEG@BN-OH同轴纳米纤维的制备及其热性能

为制备高效稳定的相变储热材料,采用同轴静电纺丝技术制备了以聚丙烯腈(PAN)为鞘、聚乙二醇(PEG)与羟基化氮化硼纳米片(BN-OH)为芯的同轴纳米纤维(P/PEG@x BN-OH),并分别通过场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、差示扫描量热仪、红外热成像仪等手段分析了掺杂不同质量BN-OH纳米片对纤维形貌、热性能、循环稳定性、热能效率及热导率的影响。结果表明:纤维形成了稳定且连续的鞘-芯同轴结构,平均直径介于279~335 nm,而且PEG和BN-OH被包裹在PAN纤维内部,内径大小范围为107~188 nm;P/PEG@x BN-OH纳米纤维显示了优异的相变储热焓值(75~78 J/g)和热稳定性,经100次热循环后PEG无相变渗漏现象;掺杂质量分数为10.0%的BN-OH纳米片可将纤维的热导率提高95%,而且其相变储热和释放率分别提高了67%和154%。