MWCNTs/PS复合材料阻燃性能研究

以多壁碳纳米管、表面处理MWCNTs、MWCNTs/纳米氧化钛复合对聚苯乙烯(PS)进行阻燃改性。通过热失重(TG)和氧指数(LOI)测试等方法,测试MWCNTs/PS、MWCNTs/nano-TiO2/PS复合材料的阻燃性能和热稳定性;利用扫描电镜、傅立叶红外光谱法研究复合材料的微观形态结构。研究表明:少量的MWCNTs可提高PS的阻燃性能,混合酸溶液处理的MWCNTs对PS的阻燃改性效果比未处理的MWCNTs要好;当MWCNTs添加量达到3.0Wt%时,该复合材料的氧指数达到22,可以较大地减少燃烧熔融滴落;MWCNTs(1.0Wt%)/nano-TiO2(5.0Wt%)/PS复合材料的氧指数达到23,说明MWCNTs与nano-TiO2具有协同阻燃效果。

搅拌摩擦加工制备的MWCNTs／Mg复合材料的阻尼性能

采用搅拌摩擦加工法制备不同含量多壁碳纳米管镁基复合材料(MWCNTs/Mg),并对该复合材料的显微结构和阻尼性能进行分析。结果表明:MWCNTs/Mg复合材料的高温阻尼性能较基体的高温阻尼性能有一定程度的提高;MWCNTs的添加量越大,MWCNTs/Mg复合材料的阻尼性能增加越大;MWCNTs/Mg复合材料的阻尼—温度曲线出现了两个内耗峰。MWCNTs/Mg复合材料阻尼性能受频率影响随温度区间的变化而不同。

MWCNTs/ZIF-67复合材料的制备及其催化性能研究

通过简便、经济的方法合成了MWCNTs/ZIF-67复合材料,并运用SEM、TEM、XRD、XPS等技术手段对该复合材料进行了表征。为了评估MWCNTs/ZIF-67催化剂的催化活性,在NaBH_(4)存在下进行了对硝基苯酚(4-NP)的还原实验。结果表明,MWCNTs/ZIF-67催化剂具有很好的催化性能,在6min内对4-NP的催化效率高达99.82%,表观速率系数达到0.4973min^(-1)。此外,该材料可以通过磁铁从水溶液中收集,便于回收和再利用。且经过5次循环后,复合材料的催化活性仍很高,表明该复合材料有较好的稳定性,可以作为去除环境污染物的新型催化材料。

搅拌摩擦加工制备MWCNTs/Al复合材料的均匀性研究

采用搅拌摩擦加工技术(FSP)制备多壁碳纳米管增强铝基(MWCNTs/Al)复合材料,并对其复合材料的硬度、均匀性进行了研究。5道次FSP后添加多壁碳纳米管MWCNTs/Al复合材料的平均显微硬度值为78HV,是母材的1.68倍。开尔文探针试验表明,碳纳米管在MWCNTs/Al复合材料中分布均匀。

Pd/MWCNTs纳米复合材料的制备及其电催化性能研究

采用简便的原位合成法,将立方晶形Pd纳米粒子高效负载在多壁碳纳米管(MWCNTs)表面,制备了Pd/MWCNTs纳米复合材料。通过改变Pd(acac)2和MWCNTs的投料比,调控负载于MWCNTs表面的Pd纳米粒子的粒径及密度。运用扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TG/DTA)、X射线粉末衍射仪(XRD)等技术手段对Pd/MWCNTs纳米复合材料进行详细表征。电化学实验结果表明,Pd/MWCNTs纳米复合材料对甲醇和过氧化氢展现出良好的电催化性能。

Fe_2O_3/MWCNTs复合材料的制备及其NO_x气敏性能

采用沉淀法制备了Fe2O3/MWCNTs复合材料。通过X-射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等测试手段对所合成材料进行了表征。结果表明,合成的Fe2O3/MWCNTs复合材料均由碳纳米管与氧化铁颗粒组成,Fe2O3粒子尺寸较均匀,其颗粒大小约为5 nm。在室温条件下,Fe2O3/MWCNTs复合材料对NOx具有较好的气敏性能,当NOx浓度为9.7×10-7时,复合材料对NOx的灵敏度为6.13%,响应时间为38 s。分析其原因主要是合成材料中Fe2O3的主要相态是呈p型半导体特性的γ-Fe2O3,与吸附空气中氧气呈现出p型半导体特性的MWCNTs复合时产生倍增效应的结果。

旋转摩擦挤压制备MWCNTs/Al复合材料的界面微观结构

采用旋转摩擦挤压法制备多壁碳纳米管增强铝基(MWCNTs/Al)复合材料,通过高分辨透射电镜观察MWCNTs/Al复合材料的界面结构,并对界面反应进行研究。结果表明:在MWCNTs/Al复合材料中Al-C之间发生界面反应,两者之间的反应产物为Al4C3,其晶面间距为0.827nm,为(003)晶面;Al基体的(111)晶面与MWCNTs的(002)晶面及Al4C3的(003)晶面的界面结合良好,界面存在MWCNTs(002)∥Al4C3(003)的晶体学位相关系。

PTFE原位成纤对PP/MWCNTs/PTFE复合材料发泡性能和力学性能的影响

采用共混造粒和微孔发泡注塑成型工艺,制备了聚四氟乙烯(PTFE)原位成纤增强的聚丙烯/多壁碳纳米管/聚四氟乙烯(PP/MWCNTs/PTFE)微孔复合材料,并对其结晶、流变、微孔发泡和力学性能进行了测试和表征。结果表明:与不加PTFE的PP/MWCNTs复合材料相比,PTFE的加入可以提高PP/MWCNTs/PTFE复合材料的结晶度,增大储能模量,降低损耗因子;PTFE的加入可以改善PP/MWCNTs/PTFE复合材料的泡孔结构,使泡孔密度增大,泡孔直径减小;相比PP/MWCNTs复合材料,当PFTE的加入量为1%(质量分数)时,PP/MWCNTs/PTFE复合材料的断裂伸长率提高了67.5%,抗拉强度提高了21.1%,杨氏模量提高了12.5%。

Fe_(3)O_(4)-MWCNTs杂化纳米纸对纤维增强复合材料吸波性能的影响

本工作采用原位合成法及真空抽滤法制备了四氧化三铁-多壁碳纳米管(Fe_(3)O_(4)-MWCNTs)杂化纳米粒子及杂化纳米纸,并将这类杂化纳米纸铺贴于玻璃纤维/环氧树脂(GF/EP)基板上制备了吸波复合材料,此类吸波材料极大地改善了吸波涂层在应用中用量受限、成型工艺差、吸波性能难以调控的问题。研究结果表明:在Fe_(3)O_(4)含量为30%(质量分数,下同)时,Fe_(3)O_(4)/MWCNTs杂化纳米粒子及其纳米纸吸波性能最佳,杂化纳米粒子的反射损耗RL<-10 dB的频宽为2.88 GHz,最小RL在14.7 GHz处可达-26.36 dB;杂化纳米纸的RL<-10 dB的频宽为6.0 GHz,最小RL在16.3 GHz处可达-26.4 GHz。吸波复合材料经EP表面处理后的吸波性能得到提高,最小RL在14.2 GHz处达到-25.6 dB;多层铺贴杂化纳米纸增加了吸波层厚度,提高了吸波复合材料的吸波性能,当铺贴两层纳米纸时材料的吸波性能最佳,RL<-6 dB的频宽为4.5 GHz,最小RL在12.4 GHz处可达-31.2 dB。

MWCNTs/AZ80复合材料在高温时的组织特征

用搅拌摩擦加工技术(FSP)制备出体积分数为3.1%的MWCNTs/AZ80复合材料,采用光学显微镜和XRD技术观察经不同热暴露温度3 h后复合材料的显微组织和物相。结果表明:FSP制备的MWCNTs/AZ80复合材料会发生动态再结晶,组织为细小的等轴晶。经FSP加工后,T6态AZ80镁合金中的β-Mg17Al12析出相会减少;加入MWCNTs后,MWCNTs/AZ80复合材料中的β-Mg17Al12相更少。随着热暴露温度的升高,复合材料的组织越来越粗大,复合材料中的β-Mg17Al12析出相含量增加;但热暴露温度超过150℃后,复合材料中的析出相则减少。

Ag/MoO2/MWCNTs纳米复合材料的制备及其催化氧还原性能

采用水热法制备MoO2/MWCNTs,再通过紫外还原将银纳米颗粒沉积于其表面,成功制备了Ag/MoO2/MWCNTs复合材料。系统研究了合成条件对Ag/MoO2/MWCNTs的催化性能的影响。采用循环伏安法(CV)、线性扫描伏安法(LCV)及计时电流法(I-t)对Ag/MoO2/MWCNTs复合材料的电催化氧还原(ORR)性能及其催化氧还原稳定性进行了研究。结果表明,制备Ag/MoO2/MWCNTs的优选工艺条件为:合成MoO2/MWCNTs的反应温度为160℃,反应时间为6 h,MoO2(acac)2与MWCNTs的质量比为1∶1,AgNO3用量为200μL每1 mg MoO2/MWCNTs(20 mg·mL^-1)。优选条件下制备的Ag/MoO2/MWCNTs催化氧还原(ORR)为4电子催化过程,其起始电位为0.923 V,极限电流密度为6.34 mA·cm^-2,半波电位为0.81 V,经过15000 s后,催化活性仍高于90.5%。

压缩和回复下PA6/MWCNTs/SSFs复合材料导电性研究

通过熔融共混、注射成型将多壁碳纳米管(MWCNTs)和不锈钢纤维(SSFs)与尼龙(PA)6复合制成PA6/MWCNTs/SSFs导电复合材料,在万能试验机上对其进行单轴压缩蠕变和阶梯回复实验,对材料的电阻率、应力、应变进行同步测量,研究不同应力及SSFs含量下复合材料的电阻率变化。结果表明,该复合材料在阶梯应力加载瞬间发生普弹形变,维持恒定应力后,发生高弹形变和粘流形变,阶梯应力卸载后,应变会有所回复。压缩蠕变状态下,当应力为10,20 MPa时,加载瞬间复合材料电阻率会发生突变下降;当应力维持在10 MPa时,电阻率随应变的增加呈下降趋势,即发生电阻蠕变现象,SSFs质量分数为10%的复合材料电阻蠕变现象最为明显;随着应力水平增大,电阻蠕变现象消失,电阻率趋于稳定,但当SSFs质量分数为8%时,电阻率存在较大波动;阶梯回复状态下,复合材料电阻率基本稳定,但当应力卸载到10 MPa时,电阻率存在波动,随着SSFs含量增加,波动趋于平缓。根据Burgers蠕变模型以及聚合物荷载响应特点,认为这主要是由于聚合物分子链的运动对导电通路的影响引起的。

CuO/MWCNTs复合材料降解双酚A的光催化性能

为改善氧化铜(CuO)的光催化性能,将CuO和多壁碳纳米管(MWCNTs)结合制备了CuO/MWCNTs复合材料。利用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射(UV-VisDRS)分析对Nano-CuO和CuO/MWCNTs进行形貌、成分、物相结构以及光学性质等一系列的表征与性能分析,结果表明CuO/MWCNTs同时具备CuO和碳纳米管的典型结构,且光吸收性能优于Nano-CuO。在紫外光下进行的两种光催化剂对双酚A(BPA)的光催化降解试验结果显示:两种催化剂作用下BPA光降解平衡的时间一致,均为24 h,但CuO/MWCNTs作为光催化剂时的BPA降解率和反应速率明显高于Nano-CuO,其中降解率高出幅度可达14%~35%;供试范围内,两种材料对BPA的光催化降解率均随催化剂投加量的增加而升高,随pH和离子强度的增加而减小,随BPA浓度的增加呈先增加后减小的趋势,且在相同条件下CuO/MWCNTs受到的影响更大,但其光催化降解率仍远高于Nano-CuO的光催化降解率。研究表明,CuO/MWCNTs复合材料可以显著提高光催化效率及对紫外光的利用率,有效推进了CuO的光催化应用与发展。

乳液聚合法制备剥离型PS/MMT纳米复合材料

以阳离子表面活性剂十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)和烯丙基十八烷基二甲基氯化铵(ATAC)为插层处理剂改性蒙脱土(MMT),原位乳液聚合分别制备了PS/C18MMT和PS/AC18MMT两种纳米复合材料.XRD和TEM分析表明,MMT均被剥离成单个或几个片层无规的分散在PS基体中,TGA分析表明,MMT的加入提高了材料的耐热性能,当PS基体与有机化处理的MMT片层发生一定的化学连接后,PS/AC18MMT纳米复合材料表现出更好的耐热性能.动态力学分析表明,MMT的加入提高了PS的玻璃态储能模量,降低了材料的动态损耗;PS/AC18MMT纳米复合材料的玻璃化温度较PS有所提高,而PS/C18MMT的玻璃化温度与PS相比略有降低.

LLDPE/PS塑料合金及其与木纤维形成复合材料的研究

研究线性低密度聚乙烯(LLDPE)与聚苯乙烯(PS)共混制备的塑料合金的性能并用不同制备条件的塑料合金与木纤维复合形成塑料合金/木纤维复合材料,研究该种复合材料的外观质量及物理力学性能。结果表明:不同共混比例与共混温度对制备的塑料合金熔体流动性、力学强度有较显著影响。塑料合金/木纤维复合材料的性能与塑料合金共混比例及共混温度有较强的相关性。2种塑料在共混比为50/50,共混温度为200℃时,形成的塑料合金与木纤维具有相对最好的相容性和最好的材料外观质量与力学性能。DMA试验表明:塑料合金/木纤维复合材料的耐热性明显优于相应的塑料合金。

基于ANSYS的稻草/PS层合复合材料保温性能仿真分析

采用稻草板与聚苯乙烯泡沫板复合作为复合墙体的保温材料,利用ANSYS有限元软件模拟冬季条件下热量由室内通过该保温材料向室外的传递。通过单因素试验分析当P、S分别变化时,1型、2型、3型复合材料的温度场分布、导热系数和热流密度的改变;经过4因素7水平的均匀试验,分析当P、S同时变化时,2型和3型复合材料的保温性能相似;同时对复合材料的保温性能作出预测。稻草/PS层合复合材料保温性能的实际检测结果是1型复合材料的热阻为0.20,2型和3型复合材料的热阻相同,为1.13m2·(K·W-1),这与有限元分析的结果一致,表明ANSYS有限元法对于稻草/PS层合复合材料保温性能仿真分析具有一定的实际应用价值。

MWCNT/E复合材料的制备及性能

利用三辊研磨分散技术制备了MWCNT/E复合材料。通过调节三辊研磨机入料辊和中辊的间距,使MWCNT在环氧树脂中均匀分散。所制备的MWCNT/E复合材料与纯环氧树脂相比,拉伸强度提高了22%,弯曲强度提高了15%,导电性和导热性都得到明显改善。

PEDOT:PSS/MWCNTs薄膜复合热电材料的制备与性能研究

以低热导率的滤纸为载体,采用物理旋涂方法制PEDOT:PSS/MWCNTs纳米复合薄膜热电材料。实验研究了涂层数目对复合材料热电性能的影响,探究微观结构与热电性能的关系。研究发现MWCNTs在PEDOT:PSS中分散均匀且有良好的界面作用;室温条件下,复合材料热导率较低。随着涂层数的增加,电导率先增加后降低,在涂层数目为3层时,复合材料室温下的ZT值最大,热电性能最佳。

选区激光烧结制备PS/Al_2O_3纳米复合材料的研究

试探性地利用选区激光烧结制备PS/Al2O3纳米复合材料,利用乳液聚合方法改性纳米Al2O3,并在相同工艺条件下对PS/Al2O3纳米复合材料成型粉末(NH1)与纯聚苯乙烯(PS)粉末选区激光烧结试样的力学性能进行了比较.结果表明,NH1烧结试样(PS/Al2O3纳米复合材料)较纯PS的拉伸强度提高了2倍左右,最大值达到29.8MPa;缺口冲击强度提高了20%～50%,最大值达到10.5 kJ/m2;洛氏硬度仅增加约5%;并利用场发射扫描电子显微镜对试样的冲击断面进行了微观结构分析,发现纳米Al2O3经乳液聚合改性后在基体中分散良好,起到很好的增强增韧作用.

PS/MWNT复合材料界面上的化学反应性

利用悬浮聚合法制备了可溶于甲苯的聚苯乙烯/多壁碳纳米管(PS/MWNT)复合材料,通过透射电镜观察到MWNT完全或部分被PS包裹。拉曼光谱分析表明,复合材料中MWNT的两个特征峰D峰和G峰的位置均发生了红移,且D峰的强度及ID/IG值也较MWNT明显增大。凝胶渗透色谱测得复合材料的分子量相对于纯PS的分子量有较大幅度提高。同时比较共混法与悬浮聚合法制得的复合材料在甲苯中的溶解性。可以认为悬浮聚合法制备复合材料的过程中,MWNT参与了PS的聚合反应,与PS形成了化学键从而完全或部分地被PS包裹。