石墨烯/环氧树脂纳米复合材料的制备与热膨胀特性分析

石墨烯/高分子基纳米复合材料因其各项优异性能而备受关注,但关于石墨烯/高分子基纳米复合材料的制备及热膨胀特性的研究尚未成熟,针对这一问题,笔者首先利用超声波分散、行星搅拌及恒温固化等技术制备石墨烯/环氧树脂纳米复合材料,并对制备工艺进行逐步改进,最终得到了一套较为完善的制备工艺。实验中石墨烯的质量分数为1.0%~5.0%。然后对所制备纳米复合材料的导电性进行测试,同时对该纳米复合材料在30~120℃范围内的热膨胀特性进行了测试与分析。研究结果表明:通过添加石墨烯,可得到具有较好导电特性的高分子基复合材料,并可有效降低高分子树脂材料的热膨胀率,且随着石墨烯含量比的增加,纳米复合材料的热膨胀率降低幅度会更大。

石墨烯/环氧树脂纳米复合材料温度传感器的热电阻效应

随着对温度传感器性能要求的不断提高,研制一种新型高性能温度传感器具有重要的意义。以石墨烯(graphene)为填料,环氧树脂(EP)为基体,通过超声及行星搅拌共混法制备了不同含量的石墨烯/环氧树脂纳米复合材料薄片,并在其两端加上电极制成温度传感器试件。同时,在温度范围30~100℃内研究了不同石墨烯含量对该纳米复合材料热-电阻效应的影响,并进一步分析了其影响机理。结果表明,温度传感器在测试温度升高时表现出负温度系数(NTC)效应,并且电阻以近似线性的趋势减小。另外,温度传感器中石墨烯的含量越高,电阻减小的幅度越小。同一传感器试件经过3次循环热处理之后,其热-电阻关系趋于稳定。

插层聚合制备粘土/环氧树脂纳米复合材料过程中粘土剥离行为的研究

用ＸＲＤ、ＤＳＣ 等手段研究了有机蒙脱土在环氧树脂中的插层与剥离行为，证明环氧树脂容易插层到粘土片层间，形成稳定的插层混合物，加入胺固化剂固化后，粘土被剥离而得到剥离型纳米复合材料，剥离程度与所采用的固化温度关系不大，主要取决于固化程度，全部剥离的时间与环氧树脂凝胶的时间接近．

纳米碳管/环氧树脂纳米复合材料的研究

采用熔融混合法合成了不同纳米碳管含量的纳米碳管/环氧树脂复合材料,测试了弯曲性能、冲击强度,并利用扫描电镜(TEM)对产物进行了表征,同时,针对纳米碳管对环氧树脂电学性能的影响做了初步研究。结果表明,当纳米碳管含量为0.05%时,纳米碳管/环氧树脂复合材料的冲击强度、弯曲强度最高,弯曲强度提高100%,弯曲模量提高41%,冲击强度提高4倍,纳米碳管在环氧树脂基体中呈单根分散,纳米碳管使环氧树脂的体积电阻下降,导电性增加。

环氧树脂纳米复合材料的制备和性能

通过对大量文献的调研 ,综述了国内外有关纳米改性环氧树脂复合材料的研究现状 ,讨论了插层聚合法、直接共混法以及溶胶 -凝胶法制备环氧树脂基纳米复合材料的原理和材料结构特性及其宏观性能 ,并对该类材料的进一步研究和应用进行了评述。

多壁碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料的摩擦磨损性能研究

采用浇铸法,利用超声分散制备了多壁碳纳米管(MWNTs)/环氧树脂(EP)纳米复合材料,研究了MWNTs的添加量及分散程度对复合材料表面形貌和摩擦磨损性能的影响,并探讨了影响MWNTs/EP复合材料摩擦磨损性能的因素.结果表明:随着MWNTs加入量的提高(1%～4%),复合材料的摩擦系数和磨损率均呈现降低趋势,摩擦系数由0.60降到0.22,磨损率由1.11×10-4mg/(N·m)降为2.22×10-5mg/(N·m);在MWNTs添加量(1%)相同的情况下,MWNTs分散程度高的复合材料的摩擦性能更好.纯环氧树脂与45#钢对摩时发生粘着磨损和疲劳剥落,而由于MWNTs的增强和自润滑作用,MWNTs/EP复合材料的粘着磨损和疲劳剥落显著减轻.

有机蒙脱石增强环氧树脂纳米复合材料的研究

介绍以有机蒙脱石作为增强组分的环氧树脂纳米复合材料的制备及其性能表征。结果表明 ,十六胺处理的蒙脱石层离以 1～ 10 0nm尺度分散于环氧树脂基体中 ,复合材料的物性得到提高 ,当蒙脱石含量比在 3 %时 ,马丁耐热提高 9℃ ,冲击强度提高了 12 2 % ,但进一步增加蒙脱石的含量比 。

不同结构的颗粒填充对环氧树脂纳米复合材料性能的影响

通过溶液共混法制备了环氧树脂/纳米介孔MCM 41和环氧树脂/纳米SiO2复合材料,研究了结构不同的填充颗粒、不同的填充颗粒含量及其复合材料的分散性与力学性能。结果表明,由于这种具有双重纳米结构(纳米级颗粒尺寸和纳米级的介孔结构)的介孔分子筛MCM 41能与基体形成新型网络复合结构,因此在纳米介孔MCM 41的含量适当(小于10%,质量分数,下同)时,纳米介孔MCM 41能均匀地分散在环氧树脂基体中,有效地提高复合材料的拉伸强度。而含量较高(不低于5%)的实心纳米SiO2将在环氧树脂基体中产生大量团聚体,使复合材料的拉伸强度降低。

TiO_2/环氧树脂纳米复合材料的研究

以纳米 Ti O2 作为增强材料 ,制备纳米复合材料 ,研究了不同的纳米 Ti O2 含量对纳米复合材料性能的影响 ,采用透射电镜对纳米 Ti O2 粒子的分布进行了表征 ,采用正电子湮没技术 (PAL S) ,测试了自由体积的尺寸及浓度。结果表明 ,纳米粒子均匀分散于环氧树脂中 ,使环氧树脂的拉伸强度、拉伸模量、冲击强度得以提高 ;

基于欠膨胀射流的SiO_2/环氧树脂纳米复合材料制备方法研究

为实现在不添加分散剂的情况下将纳米粒子均匀分散在液相物料中,提出了一种基于欠膨胀射流的液相物料纳米粉添加分散方法.该方法利用欠膨胀射流将纳米粒子以气-粉微气泡的形式分散到液相物料内部,并利用微气泡受高频挤压爆破释放的能量,以及气泡膨胀过程产生的超声波效应和高拉伸场效应来实现纳米粉在液相物料中以纳米尺度粒子分散.设计了相应的分散系统,进行了无分散剂下纳米SiO2/环氧树脂添加分散实验.通过TEM和Tg测试对实验样品进行了表征,结果表明,分散相粒径在15～30nm之间,SiO2纳米颗粒均匀地分散在环氧树脂中.Tg温度比只经过一般高速机械搅拌得到的复合材料提高了约18℃.该方法解决了SiO2纳米粉颗粒在环氧树脂中的团聚问题.

改性蒙脱石增强增韧环氧树脂纳米复合材料性能研究

采用有机蒙脱石改性环氧树脂 ,利用插层复合技术制备出了纳米级的环氧树脂 /蒙脱石复合材料 ;测试了其力学性能和热性能。并通过X射线衍射 (XRD)、动态力学性能测试 (DMA)等手段研究了复合材料的微观结构和动态力学行为。研究结果表明 :力学性能实现了增韧增强 ,抗冲击强度提高了 60 67% ,抗张强度提高了 11 78% ,热变形温度也提高了 8

粘土/环氧树脂纳米复合材料的性能研究

利用改性蒙脱土制备粘土 /环氧树脂纳米复合材料 ,并对材料的结构和性能进行测试和表征。结果表明 ,少量蒙脱土的加入可以较大地提高材料的力学性能和耐热性能 ,对环氧树脂同时起到了增韧增强的作用。

偶联剂处理方式对SiO_2/环氧树脂纳米复合材料性能的影响

在甲苯溶剂中通过预先接枝在SiO_2粒子上的硅烷偶联剂二次接枝环氧链段的方法,制备了接枝环氧链段的SiO_2粒子。采用不同偶联剂处理方式制备了3种SiO_2添加量为1份的SiO_2/环氧树脂纳米复合材料,对纳米粒子进行了红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)和透射电镜(TEM)表征,测试了复合材料的热力学性能及介电性能。结果表明:偶联剂可起到桥接作用,将环氧链段接枝到SiO_2粒子上,改善了纳米粒子的团聚现象。接枝后的SiO_2粒子表面与树脂基体有良好的相容性。接枝改性后的SiO_2/环氧树脂复合材料的储能模量大幅提高,冲击强度提高了11.9%,玻璃化转变温度变化不大,SiO_2对复合材料的复介电常数实部和虚部有不同程度的影响。相比不使用偶联剂或直接在复合体系中添加偶联剂的方法,通过偶联剂在SiO_2粒子表面接枝环氧树脂能有效降低复合材料复介电常数的实部和虚部。

环氧树脂纳米复合材料研究进展

综述了近年来国内外制备纳米SiO2/环氧树脂、纳米TiO2╱环氧树脂以及纳米Al2O3╱环氧树脂复合材料的研究现状。纳米粒子粒径小,表面能大,容易发生团聚,成为影响复合材料性能的关键。纳米粒子的粒径大小、几何形状等形态参数和添加量对纳米复合材料性能的影响程度。

二乙烯三胺改性碳纳米管对环氧树脂纳米复合材料力学性能影响研究

采用二乙烯三胺(DETA)对碳纳米管(MWNTs)进行改性,并用X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对其进行表征。发现DETA被有效地包覆在MWNTs表面。并将改性前后的MWNTs与环氧树脂进行复合,采用浇铸成型法制备了MWNTs/环氧树脂纳米复合材料,测试其力学性能,并采用透射电镜(TEM)研究其分散性,扫描电镜(SEM)对其断口进行了分析研究。结果表明,少量的改性MWNTs可以使复合材料的力学性能提高,具有明显的增韧作用。当MWNTs的含量为0.6%时,纳米复合材料的冲击强度与纯环氧体系相比,提高幅度达400%以上,弯曲强度和弯曲模量的提高幅度均达到了100%以上。

环氧树脂纳米复合材料界面及其对电性能影响分析

实验分别采用混酸、环氧大分子、硅烷偶联剂(KH560)对多壁碳纳米管(MWCNTs)表面进行改性制得酸化碳纳米管(C-MWCNTs)、环氧功能化碳纳米管(E-MWCNTs)、硅烷偶联化碳纳米管(Si-MWCNTs),将改性后的MWCNTs和有机化蒙脱土(O-MMT)通过溶液共混的方式与环氧树脂(EP)制备成环氧树脂纳米复合材料。通过分析试样的冲击实验数据、断面形貌以及MWCNTs的红外光谱来确定不同功能化方式处理的MWCNTs对纳米复合材料中界面区域的影响。借鉴界面势垒模型分析界面区域对纳米复合材料电性能的影响。分析结果表明,Si-MWCNTs、E-MWCNTs与环氧树脂的界面结合强度大于C-MWCNTs。当纳米掺杂组分质量分数相同时,Si-MWCNTs/EP中界面区域大于E-MWCNTs/EP中界面区域。当Si-MWCNTs在基体中分散均匀时,随Si-MWCNTs的质量分数的增加,Si-MWCNTs/EP中自由体积增加,键合区域对偶极极化限制性增强,二者共同促进Si-MWCNTs/EP纳米复合材料的介电常数和介质损耗的降低,过渡区域陷阱密度增大,Si-MWCNTs/EP纳米复合材料的击穿强度得到提高。O-MMT的加入减弱了MWCNTs在基体中的团聚,使MWCNTs/O-MMT/EP的电导率降低。

稻壳SiO_2/环氧树脂纳米复合材料的热性能研究

将稻壳用10%的盐酸处理后在600℃焚烧得到纯度为99.3%,比表面积为212g/cm2的SiO2,经硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）改性后的SiO2为无定形态,尺寸在30~50nm。将改性后的稻壳SiO2与EP复合,对SiO2/EP纳米复合材料的热膨胀过程进行了详细的研究。结果表明：稻壳SiO2的加入,能有效降低SiO2/EP纳米复合材料的热分解性能,其降低量随稻壳SiO2含量增加而增加。纳米复合材料在玻璃态（30℃≤T≤140℃）以及在大于180℃的橡胶态,热膨胀系数随温度变化不大,而在玻璃态与橡胶态的过渡区,材料随温度升高出现收缩。进一步研究发现材料的热循环次数对纳米复合材料的热收缩现象影响较大,热循环次数的增加能消除降低材料在升温过程的中的收缩现象,并有效降低材料的热膨胀系数。

PMMA-g-Al_2O_3填充环氧树脂纳米复合材料的制备及性能研究

以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)改性nano-Al2O3为填料,制备了PMMA-g-Al2O3/EP复合材料,并对其性能进行研究。结果表明:PMMA改性Al2O3纳米粉体的加入改善了环氧树脂的导热性能、冲击强度等综合性能,其冲击强度可达到18.34 kJ/m2,热导率提高率为22.9%,体积电阻率最高为14.98×1013Ω.m,且PMMA改性纳米Al2O3填充环氧树脂的综合性能优于未改性纳米Al2O3和A151改性纳米Al2O3填充环氧树脂的性能。

多壁碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料电性能分析

采用混酸氧化多壁碳纳米管(MWCNTs),制备了多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)对处理前后MWCNTs的形貌进行表征,研究MWCNTs的含量对复合材料电性能的影响。结果表明:随着MWCNTs含量的增加,复合材料的体积电阻率下降,材料的介电常数和介质损耗有不同程度的上升。

稻壳二氧化硅/环氧树脂纳米复合材料机械性能研究

将稻壳用10%的盐酸处理后在600℃焚烧得到纯度为99.3%的SiO2,将SiO2用偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性后与环氧树脂(EP)复合,探讨了SiO2质量分数在0～5%范围内复合材料的力学性能。研究结果显示:经硅烷偶联剂KH550改性后稻壳SiO2粒子为无定形态,尺寸在30～50 nm且能显著提高环氧树脂的力学性能。当稻壳SiO2质量分数为3%时,材料的拉伸性能以及弯曲性能的提高率最大,拉伸强度、拉伸模量、弯曲模量和弯曲强度的提高率分别为27.25%、6.54%、61.7%和24.56%。SEM研究结果显示:复合材料中SiO2与基体树脂之间有较好的相容性。