纳米填充粒子在涂料中的应用

阐述了纳米粒子的特性及其在涂料中的应用 。

酞菁钴/铁纳米填充母粒的制备及其稳定性

采用有机／无机原位复合技术，将酞菁钴（CoPc）的DMF溶液与Fe（CO）5混合、加热回流制备出稳定的、规则球形的、平均粒径为1．4μm／的酞菁钴／铁纳米填充母粒．其内部为10～15nm的α－Fe填充，外部为厚50～150nm的酞菁钴层包覆．纳米填充母粒的填实密度为3.664g／cm3，比饱和磁化强度为76．3Am2／kg,矫顽力为4．15kA／m．纳米填充母粒的热稳定性高于150℃，与甲基硅油组成的磁流变液有良好的抗沉降性．

酞菁钴/铁纳米填充母粒组成的磁流变液性能

采用有机／无机原位（ｉｎ ｓｉｔｕ）复合方法制备得出酞菁钴／铁纳米填充母粒，与甲基硅油组成磁流变液（ＭＲＳ）。ＭＲＳ的附加动态剪切应力（△τ）与分散介质浓度、外加磁场强度呈正比例关系；剪切速率对△τ的影响表明磁致流变为链状结构特征；△τ对温度不敏感；ＭＲＳ对外加磁场有可逆的开／关变化特征，无记忆效应，磁流变响应时间小于０．１ｓ。

纳米填充物对聚合物及其复合材料蠕变性能影响的研究进展

相比于金属基和陶瓷基复合材料,聚合物基复合材料的抗蠕变性能较差,这使聚合物基复合材料的应用受到一定的限制。向聚合物中添加适当的填充物是改善其抗蠕变性能的一种行之有效的方法。文中综述了零维、一维及二维纳米尺寸的填充物对热塑性和热固性聚合物蠕变性能影响的研究进展,并对纳米填充物增强聚合物抗蠕变性的机制进行了分析。详细分析和比较了碳纳米管对环氧树脂蠕变性能影响的研究进展,总结了目前研究的热点和难点,并对未来研究的方向进行了展望。

酞菁钴/铁纳米填充母粒组成的磁流变液性能

采用有机/无机原位(in situ)复合方法制备得出酞菁钴/铁纳米填充母粒,与甲基硅油组成磁流变液(MRS).MRS的附加动态剪切应力(△τ)与分散介质浓度(体积百分含量)、外加磁场强度呈正比例关系;剪切速率对△τ的影响表明磁致流变为链状结构特征;△τ对温度不敏感;MRS的△τ可逆的开/关变化特征,无记忆效应,磁流变响应时间小于0.1秒.

纳米填充材料在PVC制品中的应用

纳米科技的出现标志着人类改造自然的能力已延伸到原子、分子水平,标志着人类科学技术已进入一个新的时代——纳米科技时代。作为纳米技术同产业关联最紧密的纳米新材料,已成为各国投入巨资进行应用研究的重点领域,纳米材料最主要的特性是受到小尺寸效应、量子效应、表面效应、宏观量子隧道效应等基本物理效应的影响,直接导致了纳米材料在声、光、电、磁、热、力学等方面都显示出了特殊的性能。纳米塑料其实是改性塑料的一种,它可以使两种不能融合的胶料混合,改善塑料的性能,提高塑料的品质,其潜在经济效益非常可观,纳米塑料是当今塑料工业研究开发的重要领域之一。

微米/纳米二氧化硅共填充制备天然橡胶/二氧化硅复合材料及其性能

采用湿法混炼工艺制备了二氧化硅分散粒径为100 nm的天然橡胶/二氧化硅复合材料胶母粒,结合传统干法混炼技术制备了二氧化硅总填充量为60份(质量)的微米/纳米共填充天然橡胶/二氧化硅复合材料。结果显示,湿法混炼过程中填充的小粒径二氧化硅仍然以小粒径分散,与橡胶分子链更倾向于形成紧密结合层。湿法混炼技术的使用提升了二氧化硅的分散性,复合材料的Payne效应更弱。与干法混炼技术并用制备的小粒径与大粒径二氧化硅比例为50/10时,填料形成了较宽的粒径分布,形成了适中的填料-橡胶结合强度,进一步提升了天然橡胶/二氧化硅复合材料的拉伸强度和扯断伸长率。

纳米蒙脱土填充紫外光固化涂层的介质传输行为

采用静态浸泡法绘制了漆膜增重-时间曲线,研究了纳米蒙脱土(nano-MMT)填充紫外光固化涂层的吸水性及纳米蒙脱土用量、环氧丙烯酸酯(EA)与合成活性稀释剂(RD)比例、光固化涂层的固化程度与介质传输行为的关系.结果表明,WEA∶WRD越大、涂层的固化程度越高,涂层的抗介质渗透性能越好.添加纳米蒙脱土能促进涂层中酯键的水解,对涂层的耐介质传输性能不利.

纳米SiO_(2-x)填充LDPE配复合棚膜的制备及结构和性能表征

以 ＬＤＰＥ为基体制备了纳米ＳｉＯ_(２－ｘ)／ＬＤＰＥ复合棚膜。利用万能拉力试验机测定了棚膜的机械性能。利用红外光谱、紫外光谱研究了棚膜的光学性质；利用ＳＥＭ研究了纳米复合棚膜料的内部结构。结果表明：尽管目前研制的棚膜的力学性能无显著改善，但棚膜中纳米ＳｉＯ_２－ｘ对７～１４μｍ的红外线具有屏蔽作用，对紫外线也有屏蔽作用，可提高棚膜的光学特性，为提高作物品质创造条件。

不同性能的纳米分散填充剂在弹性体复合材料中应用的可行性

在弹性体复合材料中使用无机的和人工合成的纳米填充剂时,最好将其与炭黑在造粒机中混合、干燥,所得填充剂可改善炭黑的宏观及微观分散性。将它用于填充橡胶时,可使复合材料具有独特的综合工艺性能及技术性能。

蠕变对注塑碳纳米管填充聚合物微观结构及导电性能的影响

为了研究黏弹性行为对碳纳米管填充聚合物复合材料微观结构与导电性能的影响,以碳纳米管填充聚丙烯复合材料注塑成型为对象,在不同注塑工艺条件下对制品的近浇口、远浇口部位及其皮-芯层的微观结构及电阻率变化规律进行了观察、测试,并与相同部位退火处理后的试样的微观结构及电阻率进行了对比分析。结果表明,在熔体温度较高的近浇口,高分子链的蠕变回复对碳纳米管在基体中的均匀分布具有明显的诱导调控作用,可以改善该部位的导电性能。类似地,芯层较表层而言,高分子链具有较长的蠕变回复时间,促进了碳纳米管在基体中分布的均匀性,使之具有较高的导电性。退火处理后,制品表层的高分子链发生蠕变回复,诱导碳纳米管在基体中重新分布,消除了高阻皮层,制品导电性能明显改善。研究结果表明,高分子加工过程中的蠕变可以诱导、调控碳纳米管在聚合物基体中的分布状态,是降低皮层电阻率,提高制品导电性能的有效方法之一。

Fe_2O_3填充碳纳米管作为锂离子电池负极材料的电化学性能

通过碳纳米管与硝酸铁水热反应和随后烧结处理合成了Fe2O3填充多壁碳纳米管,透射电子显微镜(TEM)和X鄄射线衍射(XRD)分析显示,Fe2O3多数填充入碳纳米管管腔内,在碳纳米管外壁极少发现有附着物,碳纳米管中Fe2O3颗粒具有γ鄄Fe2O3结构,这与水热法制备的的纺锤状Fe2O3(α鄄Fe2O3相)明显不同。这是因为硝酸将管壁及管端腐蚀,Fe3+由于毛细管作用进入管腔。文章初步研究了Fe2O3填充多壁碳纳米管、水热法合成的纳米Fe2O3颗粒和硝酸纯化的多壁碳纳米管的电化学嵌/脱锂性能。研究发现,Fe2O3填充多壁碳纳米管具有Fe2O3的高的放电容量和碳纳米管的低放电电位特征。由于碳纳米管的限定作用,缓解了碳纳米管空腔内γ鄄Fe2O3在反复锂嵌/脱过程中的结构应变,该复合材料表现出具有良好的循环稳定性。

纳米Al_2O_3填充聚四氟乙烯摩擦磨损性能的研究

利用 MM- 2 0 0型摩擦磨损试验机考察了填料含量及载荷对纳米 Al2 O3填充 PTFE复合材料摩擦磨损性能的影响 ,采用扫描电子显微镜观察分析磨损表面形貌及磨损机理 .结果表明 ,纳米 Al2 O3可以提高 PTFE的耐磨性 ,但Al2 O3会导致严重的塑性变形 ,并且 Al2 O3含量越高 ,塑性变形越严重 .当 Al2 O3的质量分数为 1 0 %时 ,填充 PTFE复合材料的磨损最小 ;随着载荷的增大 ,填充 PTFE的磨损增加 .填充 PTFE复合材料同钢对摩时的摩擦系数比PTFE的大 ,且随 Al2 O3含量的增加而有所增大 .

功能化多壁碳纳米管填充的凝胶电解质在染料敏化太阳能电池的应用

纯聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)基凝胶电解质常常受制于低离子电导率,阻碍了其在染料敏化太阳电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs)中的应用。而利用纳米填充可提高凝胶电解质离子电导率及凝胶电解质DSSCs的性能。本文使用功能化的多壁碳纳米管(f-MWCNT)作为PVDF-HFP凝胶电解质的纳米填充物,通过改变f-MWCNT的质量分数来研究其对电解质的离子电导率和离子扩散的影响,进而研究其对DSSCs的转化效率和长期稳定性的增强作用。研究发现:质量分数0.5%的f-MWCNT明显提高了 PVDF-HFP 凝胶电解质的离子电导率和离子扩散系数。并且,该凝胶电解质基DSSCs的光转换效率可达5.28%,相比于未填充的PVDF-HFP凝胶电解质基DSSCs(4.01%),其效率提高了31.7%。 42 d后,该电池依然可以保持最初转化效率的86.5%。实验结果证实了f-MWCNT在纳米填充方面的巨大潜能,为采用纳米填充物提高凝胶电解质DSSCs的性能提供参考。

石蜡填充碳纳米管纳米胶囊相变材料的制备及表征

以石蜡和经硝酸处理过的碳纳米管(CNTs)为原料,苯为溶剂,采用真空渗透法制备了纳米胶囊相变材料,并通过透射电镜、红外光谱、差示热量(DSC)等测试方法对样品进行了表征。结果表明:石蜡成功填充到CNTs管内,且在CNTs管外基本没有残留的石蜡。石蜡填充CNTs的过程中,两者之间仅是物理结合,没有发生化学反应。由于CNTs的纳米受限空间作用,纳米胶囊相变材料的相变温度比纯石蜡降低了5℃,根据DSC测试得到相变潜热值,计算得到填充在CNTs中石蜡的质量分数为16.24%。此研究对于纳米胶囊相变材料在太阳能储存、微电子设备冷却和节能技术中的应用具有非常重要的意义。

纳米CuO粒子填充多壁碳纳米管复合材料的制备与表征

采用超声辅助的混酸处理方法对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行酸化改性,用湿化学方法制备了填充CuO的MWCNTs复合材料(CuO@MWCNTs)。考察了MWCNTs直径、Cu(NO3)2溶液浓度及煅烧温度对CuO填充形貌的影响。借助FTIR、TEM、HRTEM、XRD测试手段对酸化MWCNTs(AMWCNTs)、CuO@MWCNTs进行了表征与分析。结果表明,直径40～60 nm的MWCNTs,在Cu(NO3)2浓度0.2 mol/L和600℃条件下,可得到CuO粒子均匀紧致分布的CuO@MWCNTs,CuO粒子粒径分布在10～15 nm。

正二十六烷烃填充碳纳米管复合体系的结构及其扩散的分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法,研究了正二十六烷烃体系和正二十六烷烃填充碳纳米管(CNTs)复合体系的微观结构和扩散性质。研究表明:两种体系的有序性均随着温度的升高而逐渐降低,液态时的有序性均低于固态。正二十六烷烃分子在CNTs管内与在自由态下杂乱无章的结构相比,正二十六烷烃分子在CNTs管内呈有序的环状分布,且管内烷烃分子的有序度高于自由态,自扩散系数也高于自由态。烷烃分子进入CNTs管内后,其熔化温度比自由态的低4.1℃,与实验结果一致。高有序性和CNTs对烷烃分子的限制作用是导致CNTs管内填充有机相变材料相变温度降低的重要原因。

填充纳米粒子提高硅橡胶耐电弧性的作用机理

在硅橡胶基体中填充一定质量分数的纳米粒子是提高硅橡胶材料耐电弧性的重要方法。为此,针对填充纳米粒子提高硅橡胶耐电弧性的作用机理展开了研究,通过填充不同质量分数的氢氧化铝(ATH)和氮化硼(BN)纳米粒子,制备了不同耐电弧性的硅橡胶试样,结合扫描电子显微镜、击穿电场强度、热失重分析和导热系数等实验结果,分析讨论了填充纳米粒子提高硅橡胶耐电弧性的作用机理。结果表明:填充ATH可提高试样的耐电弧性,当ATH填充质量分数约为75%时试样的耐电弧性最优;只填充BN无法提高试样的耐电弧性;同时填充少量的BN和ATH可显著提高试样的耐电弧性,但其中BN填充质量分数最大应在25%~50%之间。分析认为,所填充的纳米粒子是从提高硅橡胶的导热性和热稳定性、自身分解吸热以及避免碳元素残留这4个方面同时作用,提高了硅橡胶材料的耐电弧性。

提高纳米炭黑填充剂在橡胶配方中的使用效率

研究了不同牌号的炭黑、经精细粉碎的潜晶石墨、烷烃爆炸合成产物、生化加工天然碳、富勒烯炭黑等填充剂在橡胶中的补强作用。在造粒机中用湿法将这些填充剂与橡胶工业用炭黑的混合物作为填充剂,可制得具有预定性能的橡胶制品。

碳纳米管内填充生长超细一维亚化学计量比氧化钨纳米线

超细亚化学计量比过渡金属氧化物纳米材料的可控制备具有重要应用价值,但其可控合成仍存在挑战。本研究提出了基于碳纳米管的限域空间合成法,首先采用溶液法将四硫代钨酸铵((NH_(4))_(2)WS_(4))填充至碳管内,然后真空热分解反应制得产物。通过表征发现:碳管内限域生长的主要产物为一维亚氧化物W_(3)O_(8)纳米线,其典型线宽为1.23~1.93 nm,对应4~5列钨氧原子链,长度可达数十微米。W_(3)O_(8)纳米线与碳管内壁之间主要为范德华力相互作用(间距约0.35 nm),为分离及表征W_(3)O_(8)纳米线的本征特性提供了方便,该方法也有望应用于合成其他亚化学计量比的一维过渡金属氧化物纳米线。