石墨烯复合硫化丁苯橡胶摩擦学性能模拟分析

建立硫化丁苯橡胶和石墨烯复合硫化丁苯橡胶两种材料的分子动力学模型,分析石墨烯复合硫化丁苯橡胶的摩擦学性能,研究石墨烯和硫化交联共同作用对丁苯橡胶摩擦特性的影响。结果表明,石墨烯的引入能够降低丁苯橡胶分子链的活动性,提高硫化丁苯橡胶的刚性,阻止橡胶原子向摩擦界面移动,降低摩擦界面处的温度,减缓橡胶机械性能的恶化,从而提高硫化丁苯橡胶的抗剪切性能和摩擦特性。

二氧化硅协同氧化石墨烯改性丁苯橡胶复合材料及性能研究

采用静电自组装法首先制备二氧化硅/氧化石墨烯复合粒子(SiO_(2)@GO),然后对改性后的复合粒子进行了傅里叶红外光谱(FT-IR)、热失重(TG)和X射线光电子能谱(XPS)的表征。最后,通过机械共混法制备得到了SiO_(2)@GO增强的丁苯橡胶(SBR)复合材料,并对复合材料的热性能和力学性能进行了研究。结果表明:与单独二氧化硅增强的SBR复合材料相比,SiO_(2)@GO/SBR的最小转矩、最大转矩、拉伸强度和撕裂强度均较大,硫化时间也较长,并随着复合粒子添加量的增加而变大。当加入质量分数约为13%的复合粒子时,增强后的橡胶拉伸强度、撕裂强度分别能达到5.40MPa、36.35kN/m,动态力学性能表明增强后SBR复合物的抗湿滑性和低滚动阻力较好。

四硫化钒/钼复合石墨烯基锂硫电池正极材料电化学性能研究

为了提高锂硫电池电化学性能,针对其面临的多硫化锂穿梭问题,本文以还原氧化石墨烯(rGO)为生长基质,结合四硫化钒(VS4)与多价态钼(Mo)带来的吸附性能及硫空位修复优势,采用水热法制备了复合材料VS4/Mo@rGO作为锂硫正极材料中的载体组分,它不仅有更多的活性点位缓解穿梭效应,还能减少VS4本征硫空位的体积膨胀,为克制电解液中多硫化锂的溶解及极片失效粉化提供了较大帮助。通过熔融扩散法载硫后,该正极在负载量8 mg cm−2、0.3 C时首次放电915 mAh g−1,在10 mg cm−2负载电极的倍率测试中,其放电比容量中值仍有513 mAh g−1,整体倍率性能远高于rGO/S和CB@rGO/S。

硫化铜/氧化石墨烯/壳聚糖/纳米羟基磷灰石复合材料的抗菌及促成骨作用

目的探讨硫化铜(CuS)/氧化石墨烯(GO)/壳聚糖(CS)/纳米羟基磷灰石(nHA)复合材料(CGCHs)的抗菌和促成骨作用及其作用机制。方法采用水热法合成CuS/GO纳米颗粒,通过原位沉淀法合成CS/nHA支架和CGCHs支架,检测材料表征、光热转换性能和生物安全性,评估CGCHs组和近红外光(NIR)照射下CGCHs(CGCHs+NIR)组的细菌抑制效果及其对细菌生物膜相关基因表达的影响,观察CGCHs和CS/nHA不同材料组的促成骨分化和成骨、破骨相关基因表达。结果CGCHs是具有高度孔隙率的三维支架,在CuS/GO浓度为200μg/mL时CGCHs同时兼具良好的红外升温效果和生物安全性。琼脂糖平板涂菌和细菌死活染色结果均表明CGCHs+NIR组抗菌性能最佳,生物膜相关基因qPCR检测证实其具有抑制细菌生物膜相关基因表达的作用。茜素红染色结果表明CGCHs具有良好的体外促成骨性能,体外共培养3、7、14、21和28 d qPCR结果表明CGCHs对成骨早期和晚期相关基因表达均具有促进作用。与破骨细胞共培养结果可观察到CGCHs具有抑制破骨细胞形成的作用,细胞凋亡检测结果进一步验证这一结论,破骨分化相关基因qPCR检测结果表明,CGCHs主要通过抑制抗酒石酸酸性磷酸酶、组织蛋白酶K、CTR、P65和P38在共培养7、14 d的表达来抑制破骨细胞的分化。结论作为纳米复合材料,CGCHs生物安全性好,具有良好的红外光热协同抗菌作用,在促成骨分化的同时抑制破骨细胞分化,有望为感染性骨缺损治疗提供新的思路。

离子液体改性氧化石墨烯/丁苯橡胶复合材料的热降解动力学

为了提高氧化石墨烯(GO)在丁苯橡胶(SBR)中的分散性,采用离子液体氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑(AMIMCl)对GO进行改性,得到了离子液体改性GO(GO-IL)。通过乳液混合法制备了GO-IL/SBR复合材料,研究了GO-IL/SBR硫化胶的热稳定性,并分别采用Kissinger法和FlynneWalle-Ozawa法计算了该硫化胶的热降解活化能。结果表明,与未改性的GO相比,GO-IL能明显提高SBR硫化胶的热稳定性;当填料用量为5份(质量)时,GO-IL/SBR硫化胶的最大热失重温度和热降解活化能比GO/SBR硫化胶分别提高了4.0℃和17.35 k J/mol。

氧化石墨烯/丁苯橡胶复合材料力学性能的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟和Reax FF反应力场,考察了加入氧化石墨烯后丁苯橡胶(SBR)的力学性能,包括杨氏模量、硬度、摩擦性能等.模拟结果表明,加入氧化石墨烯后,复合材料的杨氏模量相比于纯丁苯橡胶提高77%,硬度提高20. 30%,摩擦系数降低18%,磨损率降低38%.通过计算摩擦过程中氧化石墨烯和丁苯橡胶之间氢键能和结合能的变化,提出了摩擦性能增强的机制.在摩擦过程中,丁苯橡胶基体和氧化石墨烯之间的结合能逐渐增大,结合能增大的原因之一是氢键作用的增强.结合能的增大使得应力能够很好地从丁苯橡胶基体转移到强度更高的氧化石墨烯上,从而提高复合材料的摩擦性能.

乳液法制备天然橡胶/丁苯橡胶/石墨烯纳米复合材料及性能研究

采用表面活性剂聚苯乙烯磺酸钠作为分散剂制备石墨烯悬浮液,用天然橡胶(NR)/丁苯橡胶(SBR)乳液与石墨烯复合,制备得到天然橡胶/丁苯橡胶/石墨烯纳米复合材料。结果显示,在表面活性剂存在下,通过对氧化石墨的还原处理可以使含氧官能团大部分还原,且制备的石墨烯在水中及橡胶乳液中具有较好的稳定性。电学性能测试表明复合体系的导电逾渗阈值约为1.0 wt%,而加入5.0 wt%的石墨烯电导率达到0.12S/m。

一段混炼时间对石墨烯/天然橡胶/溶聚丁苯橡胶复合材料性能的影响

采用一段密炼和二段开炼的两段混炼工艺制备氧化石墨烯(GO)/天然橡胶(NR)/溶聚丁苯橡胶(SSBR)和还原氧化石墨烯(rGO)/NR/SBR复合材料,研究一段混炼时间对GO/NR/SSBR和rGO/NR/SSBR复合材料性能的影响。结果表明:随着一段混炼时间的延长,GO/NR/SSBR和rGO/NR/SSBR复合材料的Fmax和FL增大,t90缩短;邵尔A型硬度、300%定伸应力、拉伸强度和撕裂强度呈先增大后减小的趋势,导电性能和导热性能呈先提高后降低的趋势,气密性能呈先提高后平稳再降低的趋势。

氧化石墨烯与白炭黑并用填充丁苯橡胶纳米复合材料的性能

采用乳液共混与机械剪切法制备氧化石墨烯/白炭黑/丁苯橡胶纳米复合材料,并对其综合性能进行研究。结果表明:两种并用填料在橡胶基体中均能达到纳米级分散,且白炭黑粒子填补了氧化石墨烯片层间的空隙。氧化石墨烯的加入延长了复合材料的正硫化时间,改变了其交联密度。氧化石墨烯等量替代白炭黑,可以提高橡胶基体中填料的有效体积分数,改善复合材料的物理性能和动态力学性能。氧化石墨烯的加入使复合材料的耐磨性能显著提高。与白炭黑填充相比,氧化石墨烯/白炭黑填充复合材料的60℃时损耗因子有所降低,能进一步降低滚动阻力,但其0℃的损耗因子也呈现降低趋势,对复合材料抗湿滑性能不利。

氧化石墨烯/炭黑/乳聚丁苯橡胶纳米复合材料的性能研究

利用乳液插层复合法制备氧化石墨烯/乳聚丁苯橡胶(ESBR)复合胶,研究其在工程机械轮胎胎面胶中的应用。结果表明:在胎面胶中加入氧化石墨烯,氧化石墨烯/炭黑/ESBR纳米复合材料的t90延长;剪切储能模量和储能模量增大,玻璃化温度变化不大,损耗因子峰值减小;主要物理性能和耐磨性能提高。

氧化石墨烯/白炭黑复合填料的制备及其在丁苯橡胶复合材料中的应用

采用硅烷偶联剂KH550(简称KH550)对氧化石墨烯(GO)和白炭黑同时进行改性,制得KH550-GO-白炭黑复合填料,通过机械共混法制备KH550-GO-白炭黑/丁苯橡胶(SBR)复合材料,并对其性能进行研究。结果表明:KH550将GO与白炭黑通过化学键作用在一起,从而将GO的片层阻隔,促进了填料在SBR中的分散;与白炭黑/SBR复合材料相比,KH550-GO-白炭黑/SBR复合材料的交联密度、邵尔A型硬度和300%定伸应力增大,拉伸强度变化不大,60℃时的损耗因子减小,耐磨性能提高。

石墨烯气凝胶/白炭黑/丁苯橡胶复合材料的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法和冷冻干燥法制备的石墨烯气凝胶(GA)与白炭黑复合制得白炭黑/GA复合填料(s-GA),通过机械共混法制备s-GA/白炭黑/丁苯橡胶(SBR)复合材料,并对其性能进行研究。结果表明:在GA中填充白炭黑,可有效减少石墨烯片层的团聚,s-GA/白炭黑/SBR复合材料的t90缩短,抗湿滑性能提高;当s-GA中GA/白炭黑用量比为1/5时,s-GA/白炭黑/SBR复合材料的拉伸强度和拉断伸长率最大;随着s-GA中白炭黑用量的增大,s-GA/白炭黑/SBR复合材料的耐磨性能提高。

十八胺改性氧化石墨烯/乳聚丁苯橡胶复合材料的结构与性能研究

以十八胺(ODA)对氧化石墨烯(GO)进行改性,采用乳液复合法制备ODA功能化GO(ODA-GO)/乳聚丁苯橡胶(ESBR)复合材料,并对其结构和性能进行研究。结果表明:ODA-GO在ESBR中的分散性良好,少量ODA-GO在ESBR中能够形成较强的填料网络;与ESBR胶料相比,ODA-GO/ESBR复合材料在0℃时的损耗因子(tanδ)增大,60℃时的tanδ减小;随着ODA-GO用量的增大,复合材料的物理性能和气密性能提高。

偶联剂KH550改性氧化石墨烯/聚苯乙烯磺酸钠及其与丁苯橡胶的复合材料性能研究

在界面剂聚苯乙烯磺酸钠(PSS)的物理改性作用下,以硅烷偶联剂KH550(简称KH550)对氧化石墨烯(GO)进行化学改性,制得KH550改性GO(KH550-GO)/PSS,采用乳液法制备KH550-GO/PSS/丁苯橡胶(SBR)复合材料,并对其结构和性能进行研究。结果表明:通过PSS的加入,使KH550-GO在SBR中的分散性得到改善;与不加KH550-GO/PSS的复合材料相比,KH550-GO/PSS/SBR复合材料的物理性能和气密性能显著提高。

加工工艺对白炭黑/石墨烯/溶聚丁苯橡胶/顺丁橡胶复合材料性能的影响

研究混炼胶停放时间、停放温度和返炼薄通次数对白炭黑/石墨烯/溶聚丁苯橡胶/顺丁橡胶复合材料性能的影响。结果表明:混炼胶停放和返炼均可提高石墨烯和白炭黑在复合材料中的分散性,改善复合材料的物理性能和动态力学性能;混炼胶停放时间以48 h为宜,停放温度以35℃为宜,返炼薄通次数以15为宜。

石墨烯增强室温硫化硅橡胶复合材料的制备及力学性能

采用机械共混法制备了石墨烯(GNS)/室温硫化硅橡胶(RTV)复合材料。用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)和X射线衍射(XRD)对GNS的微观结构以及GNS在RTV硅橡胶基体中的分布情况进行了表征和分析,同时研究了GNS/RTV硅橡胶复合材料的力学性能。结果表明,石墨烯在基体硅橡胶中的分布较均匀,极少出现团聚现象;随着填料石墨烯含量的增加,复合材料的拉伸模量逐渐增大,拉伸强度和断裂伸长率均出现极大值后渐渐减少;当石墨烯的质量分数为0.925%时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均达最大值,分别为0.8387MPa和195.78%,比纯RTV硅橡胶提高了159.86%和55.32%;此时拉伸模量比纯RTV硅橡胶提高了157.44%。

石墨烯/室温硫化硅橡胶复合材料的制备及性能

采用水合肼对氧化石墨进行还原获得石墨烯,通过高速剪切分散法将石墨烯分散到α,ω-羟基聚二甲基硅氧烷中,固化后得到石墨烯/室温硫化(RTV)硅橡胶复合材料。对石墨烯和复合材料的微观形貌进行了表征,并考察了复合材料的性能。结果表明,所制备石墨烯的厚度为1～3 nm,为具有较少层数的石墨烯片层结构;复合材料断面呈微相分离结构,但其差示扫描量热曲线只有1个玻璃化转变温度(Tg)。随着石墨烯用量的增加,复合材料的Tg升高,结晶熔点降低。石墨烯对RTV硅橡胶有增强作用,当石墨烯的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度达到0.35 MPa,较纯RTV硅橡胶的拉伸强度提高了67%。

白炭黑/纳米甲壳素/多层石墨烯对溶聚丁苯橡胶/顺丁橡胶并用胶性能的影响

将白炭黑、纳米甲壳素与多层石墨烯三者并用填充溶聚丁苯橡胶(SSBR)/顺丁橡胶(BR)并用胶,考察了多层石墨烯用量对并用胶硫化特性、物理机械性能、耐老化性能及Payne效应的影响。结果表明,加入多层石墨烯后,SSBR/BR混炼胶的焦烧时间及正硫化时间明显缩短,硫化速率加快,加工性能得到改善;随着多层石墨烯用量的增加,SSBR/BR硫化胶的拉伸强度略提高后降低,100%定伸应力及300%定伸应力逐渐降低,扯断伸长率增大,撕裂强度及邵尔A硬度变化不大;经热空气老化后,SSBR/BR硫化胶的拉伸强度变化率明显降低,综合考虑,多层石墨烯最佳用量为1.0份;随着多层石墨烯用量的增加,SSBR/BR混炼胶的Payne效应逐渐下降,而硫化胶的Payne效应变化不大。

石墨烯/丁苯橡胶复合材料性能研究

以湿法制备的石墨烯/丁苯橡胶(SBR)母粒作为添加助剂,研究不同用量石墨烯/SBR母粒对SBR性能的影响。结果表明:添加少量湿法石墨烯/SBR母粒可以改善SBR胶料的加工性能;石墨烯的用量和分散性对胶料性能有明显影响,当石墨烯用量较小(0. 125份)时,石墨烯在胶料中的分散性较好,胶料的耐磨性能好,生热和滚动阻力低;石墨烯用量越大,胶料的抗切割性能越好。

橡胶丁苯/石墨烯复合材料的特性分析

橡胶复合材料中所用的主要添加助剂为以湿法制备的石墨烯/丁苯橡胶母粒,通过对石墨烯/丁苯橡胶的性能进行分析,可以判断出其对丁苯橡胶的影响。通过分析发现,如果对石墨烯/丁苯橡胶的使用量较少,对丁苯橡胶具有一定的改善效果,并且在胶料性能的影响因素中墨烯的用量和分散发挥着很大作用。当将石墨烯的用量控制在0.125份以下时,在胶料中石墨烯具有良好的分散性,并且能提升胶料的耐磨性,如果对石墨烯的用量进行增加,胶料在使用过程中的抗切割性能也会不断增加。