石墨烯/高密度聚乙烯在水润滑条件下的摩擦学性能研究

目的探究石墨烯/高密度聚乙烯高分子材料在水润滑条件下的摩擦学性能,提高高密度聚乙烯的自润滑和耐磨损性能。方法采用石墨烯纳米片填充高密度聚乙烯材料,利用RTEC摩擦磨损试验机,开展新型复合材料在水润滑条件下的摩擦学性能研究。通过分析新型复合材料的典型机械性能、摩擦系数、磨损形貌以及摩擦副接触表面的元素成分及分布情况,揭示石墨烯/高密度聚乙烯在水润滑条件下的摩擦磨损机理。结果新型复合材料的拉伸强度、撕裂强度和肖氏硬度均随着石墨烯纳米片含量的增加而先增高后降低,1.5%石墨烯纳米片改性高密度聚乙烯表现出最高的强度,分别为19.81 MPa、31.34 MPa和92.6HSA。新型复合材料的平均摩擦系数和体积行程磨损率总体随着石墨烯含量的增加而减小,1.5%石墨烯纳米片改性的高密度聚乙烯平均摩擦系数和体积行程磨损率比纯高密度聚乙烯分别降低了53.6%和73.9%。Si_(3)N_(4)陶瓷球与1.5%、0.6%石墨烯纳米片改性高密度聚乙烯进行3600 s对磨试验,其磨损区域的碳元素质量分数分别约为3.5%和0.3%,表明含量较高的石墨烯纳米片有利于在微观界面形成石墨烯润滑层,从而降低摩擦系数。结论石墨烯纳米片显著影响高密度聚乙烯的自润滑性能和耐磨损性能,适量的石墨烯纳米片促进了高密度聚乙烯磨损界面石墨烯润滑层的形成,降低摩擦系数和磨损量。该研究可为设计低摩擦、耐磨损的水润滑轴承复合材料提供参考。

石墨烯/高密度聚乙烯导电复合材料的制备与表征

采用氧化还原法制备了石墨烯(GNS),采用红外光谱、透射电子显微镜对所得石墨烯进行分析和表征。采用溶液共混法制备石墨烯/聚乙烯导电复合材料,研究了材料的导电渗流行为,发现石墨烯含量越接近渗流阈值(4.3%,质量分数),随着石墨烯含量的增加,其室温电阻率减少;当质量分数为6.3%左右时,电阻率趋于稳定,约为102Ω.m。DSC分析发现加入GNS后复合材料的降温过程中结晶峰起始温度提高,说明GNS在复合材料中有成核剂的作用。

改性石墨烯/高密度聚乙烯复合材料PTC性能研究

以高密度聚乙烯(HDPE)为基体,改性的石墨烯为导电填料,采用熔融法制备正温度系数(PTC)的改性石墨烯/高密度聚乙烯复合材料。通过扫描电子显微镜、热重测试仪以及拉伸测试仪等,观察改性石墨烯/高密度聚乙烯复合材的微观形貌,研究改性石墨烯含量对复合材料热稳定性的影响以及拉伸性能的影响。结果表明:石墨烯在HDPE基体中分散性较好,在室温电阻率同为18.5Ω·㎝条件下,改性前复合材料耐电压冲击为250V,改性后复合材料耐电压冲击为400V,改性后的石墨烯加入HDPE,能够明显地提高复合材料增强耐电压性能,在石墨烯用量同为8.0%(体积百分数)条件下,改性前石墨烯的复合材料拉伸强度为25.6MPa,改性后石墨烯的复合材料拉伸强度为27.7MPa,改性后的石墨烯加入HDPE,能够明显提高复合材料的拉伸强度。

注塑型烷基化氧化石墨烯/高密度聚乙烯复合膜性能研究

通过注塑成型制备了均匀分散的十二烷基胺功能化氧化石墨烯(DA-GO)/高密度聚乙烯(HDPE)纳米复合薄膜。X射线衍射(XRD)研究表明,室温条件下DA分子可与环氧基团发生亲核取代而接枝于GO表面。复合材料断口扫描显示,DA-GO以剥离的形式均匀分散于HDPE基体中。均匀分散的DA-GO片层能有效提高HDPE复合膜的气体阻隔性能,当DA-GO含量为0.5%(质量分数)时,复合薄膜的透氧系数从纯HDPE的4.555×10-14 cm3cm/(cm2·s·Pa)降低到1.830×10-14 cm3cm/(cm2·s·Pa),阻氧性能提高了60%。此外,DA-GO片层的加入使HDPE的热稳定性明显提高。

石墨烯/高密度聚乙烯复合材料的制备与性能研究

为提高高密度聚乙烯(HDPE)复合材料的导热性能,将粒径为7μm的石墨烯作为导热填料与高密度聚乙烯混合制备石墨烯/高密度聚乙烯复合材料,通过X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪、热导率仪探究石墨烯含量对石墨烯/高密度聚乙烯复合材料结构与性能的影响。研究表明:随着石墨烯含量的增加,复合材料的熔融温度降低、结晶温度升高、结晶度降低,复合材料的导热性能提高;当石墨烯的质量分数为20%时,复合材料的导热率相比纯HDPE增长了90.3%,为2.3955 W/(m·K)。

碳纳米管填充高密度聚乙烯复合材料的摩擦磨损性能研究

摩擦材料的广泛应用推动了新材料的开发以及该领域的发展。如今,由纳米材料补强的聚合物越来越受到关注。许多纳米材料如石墨烯、碳纤维、碳纳米管和纳米金属氧化物用于制造新型纳米复合材料。碳纳米管(CNT)已用作许多聚合物的填料,开发具有优异摩擦和机械性能的复合材料。

石墨填充高密度聚乙烯基复合材料导热性能的研究

选用导热系数较高的无机填料石墨对高密度聚乙烯（HDPE）进行填充改性；采用偶联剂和磨盘型力化学反应器对石墨进行表面处理，提高石墨与聚合物基体的界面相互作用；用自行研制的升温速率测定装置测试材料的导热性能，并研究材料的导热机理；用SEM观察复合材料的微观形态．实验结果表明：经偶联剂处理后，石墨在HDPE中均匀分布；测试试样的上表面温度随时间的变化可用三次多项式T=A0+A1t+A2t2＋A3t3拟会；HDPE／石墨复合材料升温速率随石墨含量增加而增大；石墨含量为35％的复合材料最大升温速率为HDPE的1.75倍．

高密度聚乙烯/石墨/碳纤维导热复合材料性能的研究

采用高密度聚乙烯(HDPE)、石墨、碳纤维制备高导热、高强度的复合材料。通过SEM照片考察高密度聚乙烯/石墨/碳纤维复合体系的微观结构;研究石墨及碳纤维的加入是否可以形成导热通道以及随着石墨的添加量的提高,复合材料的导热性能及其力学性能的变化。结果表明:当石墨的质量分数为60%,碳纤维的质量分数为5%时,复合材料的导热系数达到7.938 W/(m.K),是纯HDPE的20倍。

铸型尼龙/高密度聚乙烯改性氧化石墨烯复合材料的制备与性能

首先通过静电作用将氧化石墨烯(GO)与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTMAC)结合,在氧化石墨烯的表面引入环氧基,再与马来酸酐接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-MAH)反应,制得高密度聚乙烯接枝氧化石墨烯(GO-g-HDPE)。采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射及热重分析对接枝产物进行了表征。将GO-g-HDPE作为铸型尼龙(MC尼龙)的填充剂,通过阴离子原位聚合的方法制备了铸型尼龙/GO-g-HDPE复合材料。力学性能测试结果表明,GO-g-HDPE作为MC尼龙的改性材料起到了增强增韧的双重作用,HDPE-g-MAH的质量分数为0.02%时,拉伸强度增加了14.7%,断裂伸长率增加了21.0%,冲击强度增加了30.0%,压缩强度增加了27.2%。同时,MC尼龙吸水率降低,热稳定性增加。

高密度聚乙烯/石墨导电复合物的PTC行为及其热循环稳定性

研究了高密度聚乙烯 /石墨导电复合物的PTC行为及其影响因素 ,揭示了内应力随温度升高而松弛对PTC效应的贡献。复合物的导电性能与PTC行为是由导电网络的总体结构及其随温度的变化所决定的 ,与材料组分性质以及各组分之间的相互作用关系不大。当环境温度趋于基体熔点时 ,复合物热学性质的变化造成导电网络的大规模破坏 ,是PTC行为产生的根源。热处理等物理手段可改变导电网络的微观结构 ,但不影响PTC行为赖以产生的物理机制 ,也不能有效改善PTC行为的热循环稳定性。

高密度聚乙烯/纳米石墨导电纳米复合材料压敏特性研究

以高密度聚乙烯(HDPE)为基体,纳米石墨为导电填料,通过双辊混炼制备了具有良好压敏特性的导电纳米复合材料.研究了纳米石墨复合材料的电学性能及压敏性能,讨论了纳米石墨含量以及加压次数对导电复合材料压敏特性的影响.

高密度聚乙烯/膨胀石墨导电复合材料的研究

用溶液插层制备的马来酸酐接枝聚乙烯 /膨胀石墨 (EG) ( 60 /4 0 )作为EG母料 ,以不同用量、方法或条件与PE HD熔融共混后模压为板材 ,研究了复合材料的加工 -结构 -性能关系。结果表明 :熔体捏合或挤出时物料受剪切程度越小 ,材料中EG粒子的尺寸、形状比越大 ,粒子内部EG -聚合物复合结构的规整性也越好 ,材料的导电逾渗阈值就越低 ,定EG含量下的电导率σ就越高而拉伸强度 (σt)越低。

基于分子动力学方法的石墨烯/聚乙烯复合材料界面剪切力学性能的研究

采用分子动力学模拟的方法进行石墨烯/聚乙烯复合材料界面剪切力学性能的研究。首先建立石墨烯/聚乙烯复合材料分子动力学模拟计算的模型,然后在300 K温度下对石墨烯进行了拉拔模拟实验,探讨石墨烯倾斜角度和层数对复合材料界面剪切力学性能的影响。模拟计算结果表明,在拔出速率为0.001 nm/fs的情况下,石墨烯25°倾斜角模型的界面剪切强度最大,比0°倾斜角模型界面剪切强度增加了39.8%,可见石墨烯倾斜角对界面剪切强度有较大的影响。在拔出速率为0.001 nm/fs和石墨烯0°倾斜角的情况下,单层、双层和三层石墨烯的聚乙烯复合材料模型的界面剪应力最大值分别为89.20、114.21和129.28 MPa,显然增加石墨烯层数能显著提高复合材料的界面剪切性能。当拔出速率为0.0005 nm/fs时,单层、双层和三层石墨烯的聚乙烯复合材料模型的剪切强度值比较接近,随着速率增加到0.001 nm/fs,三层模型剪切强度增强最大,双层模型次之,单层模型最小,然而速率超过0.001 nm/fs之后,单层模型剪切强度几乎线性增强,双层和三层模型剪切强度增强的幅度均比单层模型小,这说明拔出速率的增加使得复合材料的界面剪切强度呈现较大的提高。

高密度聚乙烯/石墨PTC导电复合材料的研究

以高密度聚乙烯(PE-HD)为基体材料,选用四种不同粒径的石墨作为导电填充物探讨石墨粒径对复合体系PTC效应的影响,研究了石墨用量、增塑剂添加量和成核剂添加量对高密度聚乙烯/石墨复合体系电学性能及力学性能的影响。结果表明:选用50μm的石墨颗粒作为导电添加剂可以得到具有明显PTC强度的复合材料;正交实验最优化配比为高密度聚乙烯100 g,石墨60 g,邻苯二甲酸二辛酯25 g,滑石粉12 g;制备的复合材料弯曲强度为3.5 MPa,PTC强度为6.4,与PE-HD/石墨复合材料相比弯曲强度减少了2/3,脆性明显下降,同时保持了较高的PTC强度,具有良好的综合性能。

石墨烯增强聚丙烯/高密度聚乙烯纤维研究

针对聚丙烯(PP)纤维拉伸强度不够高和刚性差的缺点,采用高密度聚乙烯(PE-HD)及石墨烯通过熔融法制备PP/PE-HD/石墨烯纤维;通过偏光显微镜、拉伸强度、扫描电子显微镜、差式扫描量热仪、傅里叶红外光谱仪等测试研究了石墨烯加入对PP/PE-HD纤维性能的影响。结果表明,当加入25份(质量份数,下同)PE-HD,改性纤维的拉伸强度达2.46 GPa,与PP纤维的拉伸强度相比提升了8%;当继续加入0.3份石墨烯时,PP/PE-HD/石墨烯纤维的拉伸强度比PP/PE-HD纤维提高了1.6%;加入PE-HD和石墨烯改性后,PP纤维的热稳定性改善。

石墨烯纳米片在双连续相聚丙烯/高密度聚乙烯中的迁移行为对其导电性能的影响

通过熔融共混制备了石墨烯纳米片(GNS)/聚丙烯(PP)/高密度聚乙烯(HDPE)导电复合材料。导电行为研究表明,静态热场下复合材料的电阻率随时间延长而下降,并逐渐达到稳定。动态剪切热场作用下,复合材料的电阻率先下降后上升,当180℃剪切8min时,GNS的体积分数为3.4%的50%PP/50%HDPE混合体系电阻率从104Ω·m降低到100Ω·m,下降了4个数量级。剪切时间延长到18min时,其电阻率又升至103Ω·m。超景深显微镜、扫描电子显微镜分析显示,热场作用下GNS从PP基体中向HDPE基体内迁移,且热场+剪切场下的迁移更加明显。通过调控剪切热场的作用时间可有效调节GNS在PP/HDPE双连续相中的分布,进而获得具有较优导电性能的复合材料。

石墨烯微片聚丙烯/高密度聚乙烯的复合材料的正温效应

以KNG-150石墨烯微片(GNPs)为导电填料,PP(聚丙烯)/HDPE(高密度聚乙烯)复合体系为基体材料,制备石墨烯微片/PP/HDPE导电复合材料,研究GNPs质量分数,PP/HDPE质量比对材料的正温度系数效应(PTC)强度和负温度系数效应(NTC)强度的影响.结果表明:GNPs质量分数处在渗滤区间6%时,材料的PTC强度达到最大值;PP的加入可以有效地提高材料的PTC强度,同时还抑制了NTC效应;当PP/HDPE质量比为3:7时,效果最佳,此时PTC强度为5.58,NTC强度仅为0.25.

双交联体系互穿聚合物网络对石墨烯/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物/高密度聚乙烯复合材料抗静电性能的影响

以高密度聚乙烯(HDPE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)为基体材料,石墨烯为导电填料,2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷(DBPH)、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)为交联剂,通过物理-化学方法在2种交联剂的协同作用下制备了具有互穿聚合物网络(IPN)结构的石墨烯/EVA/HDPE复合材料。实验结果表明,所用2种交联剂的协同作用能使复合材料的交联度达到54.3%。扫描电镜图中可以观察到EVA和HDPE形成的IPN结构可以促使石墨烯在复合材料基体中形成较完善的网络结构。实验结果还表明网络结构能在复合材料达到抗静电性能标准的情况下,很大程度上减少了石墨烯在EVA/HDPE基体中的添加量。当复合材料的交联度为40%~50%时,会出现类渗流阈现象,石墨烯的质量分数为2%时,复合材料的拉伸强度达到28.1 MPa,体积电阻率达到10~8Ω·cm。

高密度聚乙烯-膨胀石墨导热复合材料的制备与性能

鉴于高密度聚乙烯(HDPE)的导热性比较差,将HDPE与膨胀石墨(EG)共混得到HDPE-EG复合材料,并对其性能进行了研究。结果表明,EG能够均匀分散在HDPE中,随着EG用量的增加,HDPE-EG的导热系数缓慢增大,当EG的质量分数达到7%以上时,EG可以在HDPE中形成导热网络,导热系数显著提高。复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均随EG用量的增加而逐渐下降。HDPE-EG复合材料的热分解活化能通过Ozawa-FlynnWall(OFW)模型计算,得到的结果略小于纯HDPE。

高密度聚乙烯／石墨导电复合材料的制备及研究

采用高密度聚乙烯(HDPE)为基体材料,石墨为导电填料,通过物理共混法制备其导电复合材料。对不同石墨添加量的导电复合材料力学性能、热性能和导电性能进行测定,分析了石墨对其复合材料性能的影响。结果表明,不同石墨添加量的复合材料均具有良好的力学性能;石墨填料能够同时改善复合材料的导热性能和热稳定性;石墨能够降低HDPE基复合材料的电阻率,改善材料导电性。