h-BN用量对h-BN/MVQ导热绝缘复合材料性能的影响

以甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)为基体,偶联剂改性后的六方片状氮化硼(h-BN)为填料,使用密炼机密炼,双辊开炼机辊压混合,模压成型制备了导热绝缘复合材料。运用橡胶加工分析仪、扫描电子显微镜、导热分析仪及阻抗分析仪研究了h-BN用量对MVQ的动态模量、硫化特性、断面微观形貌、导热性能、电绝缘性能的影响。实验结果表明,随着h-BN用量的增加,MVQ的焦烧时间及正硫化时间缩短,理论硫化时间延长,热导率与介电常数上升,当h-BN填充量为50 phr时,h-BN/MVQ复合材料的热导率达到1.13 W/(m·K),介电常数为3.87。

材料工程基础设计型实验项目的开发研究

考虑我院材料工程基础实验开设内容存在设计型实验项目欠缺,从节约成本的角度出发,对现有流化床干燥装置进行改造,在不改变原有可开设项目的条件下,新增综合设计型实验项目,并对改进效果进行总结分析。

h-BN/SiCw/聚砜导热绝缘复合材料的协同导热效应

以聚砜为基体,具有二维结构的六方片状氮化硼和一维结构的碳化硅晶须二元复配填料为导热填料,使用双辊开炼机在高温熔融共混,模压成型制得导热绝缘复合材料。用扫描电子显微镜、导热分析仪、超高电阻微电流测量仪对复合材料的断面微观形貌、导热性能、电绝缘性能进行了表征。结果表明,不同形状的导热填料均匀分散在聚合物基体中,相互搭接形成导热网络,合适配比的二元复配填料对复合材料热导率的提高具有协同效应。随着二元复配填料用量的增加,复合材料热导率升高,表面电阻率和体积电阻率却有所下降。当h-BN与SiCw质量比为8/2,复配填料质量分数为50%时,h-BN/SiCw/聚砜复合材料的热导率达到2.728 W/(m·K),表面电阻率和体积电阻率为5.21×1013Ω和7.86×1013Ω·cm。

磷渣-粉煤灰复合辅助性胶凝材料性能研究

以磷渣-粉煤灰复合辅助性胶凝材料为对象,研究了不同磷渣掺量对低等级粉煤灰的需水量比、活性指数以及与减水剂适应性的影响,并利用XRD,SEM,TG等测试手段探究磷渣-粉煤灰-水泥体系的相互作用机理。结果表明,磷渣的掺入有助于降低粉煤灰需水量比、提高粉煤灰的活性指数,改善与外加剂的适应性,磷渣-粉煤灰-水泥体系的水化产物主要包含Ca(OH)_2、AFt、CaCO_3、C-S-H凝胶。

木粉粒径和填量对木塑复合材料力学性能影响研究

采用聚氯乙烯(PVC)树脂和桉木粉(WF)制得PVC木塑复合材料。研究了木粉粒径和填量对PVC木塑复合材料力学性能的影响。结果表明,在一定范围内复合材料的拉伸强度随着木粉粒径的减小先升高后降低,随着木粉填量的增加先降低后升高然后趋于平稳;冲击强度随着木粉粒径的减小先升高后降低,随着木粉填量的增加而降低。当木粉粒径为70～80目,木粉填量为20%(质量分数)时,所得复合材料的力学性能最佳。

木粉/聚乳酸可降解复合材料性能研究

用生物可降解材料聚乳酸(PLA)和桉木粉(WF)为原料,制备木粉/聚乳酸(WF/PLA)复合材料,为实现木塑复合材料完全生物降解提供新思路。采用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、同步热分析仪(TG/DSC)及电子万能试验机研究了改性前后木粉的红外结构,WF/PLA复合材料的微观形貌、热性能和结晶性能以及其力学性能。结果表明,偶联剂KH-570的烷基结构成功接枝到了木粉表面;改性后的木粉在聚乳酸基体中分散均匀;木粉的添加有利于WF/PLA复合材料异相成核结晶和热稳定性的提高;木粉对PLA起到增强作用,当木粉填量为50%(质量分数)时,WF/PLA复合材料的拉伸强度最大,值为29.9MPa,比纯PLA提高了10MPa,木粉填量为30%(质量分数)时,WF/PLA复合材料的弯曲强度最大,值为43.2MPa,比纯PLA提高了7.3MPa。

PA基导热绝缘复合材料的制备及性能研究

以PA6为基体,鳞片石墨、碳化硅晶须、Al2O3颗粒三元复配填料为导热填料,经双螺杆挤出机熔融共混,模压成型制得导热绝缘复合材料。用扫描电子显微镜(SEM)、导热分析仪、超高电阻微电流测试仪和热重分析仪(TGA)对复合材料的微观形貌、导热性能、绝缘性能和热稳定性能进行了表征。结果表明,导热填料均匀分散在聚合物基体中,形成导热网络。随着三元复配填料用量的增加,复合材料热导率升高,表面电阻率和体积电阻率下降,起始分解温度逐渐上升。填料用量为50%(质量分数)时,复合材料的热导率、体积电阻率、起始分解温度分别为1.407W/(m.K)、1.03×1011Ω.cm、344℃。

微乳液聚合制备纳米银/聚苯乙烯复合材料

采用柠檬酸钠为稳定剂、聚乙烯吡咯烷酮为分散剂,以水合肼还原银氨络离子制备出稳定的单分散胶态纳米银。以制得的纳米银溶胶,通过正相微乳液聚合,制备纳米银/聚苯乙烯复合材料。利用紫外-可见光(UV-Vis)吸收光谱研究了纳米银的光吸收特性,采用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对产物的晶体结构、形貌及尺寸进行了分析。结果表明:所制得的银纳米颗粒属立方晶系,平均粒径约10nm,且无团聚及氧化现象;聚合过程中,纳米银的晶体结构、形貌及尺寸未发生明显变化。凝胶渗透色谱(GPC)分析表明聚苯乙烯基体重均分子量达4.03×106,分子量分布指数为1.21;热重-示差扫描量热(TG-DSC)分析表明所制备的复合材料具有优异的热稳定性。

碳化细菌纤维素/石墨烯(CBC/CCG)复合材料的制备及电化学性能研究

将氧化石墨烯(GO)与碳化细菌纤维素(CBC)(7∶3,质量比)超声复合,用水合肼原位还原制得碳化细菌纤维素/石墨烯(CBC/CCG)复合材料。利用动态力显微镜(DFM)、扫描显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)对其形貌、结构进行表征。并通过循环伏安、交流阻抗、恒流充放电测试等方法比较了CBC/CCG复合材料和石墨烯(CCG)作为超级电容器电极在6mol/L KOH溶液中的电容性能。结果表明,在10mA/cm2电流密度下,CCG比容量为87.79F/g,CBC/CCG复合材料的比容量达到168.99F/g,CBC/CCG复合材料的电化学性能要优于CCG,具有良好应用前景。

活性Bi_2O_3/橡胶复合材料的制备及γ射线辐射防护性能研究

利用机械球磨法通过加入复合表面活性剂制备粒径分布均匀的活性Bi2O3微/纳米粉体,以浆体形式加入天然胶乳中,制备具有良好力学强度及γ射线防护性能的活性Bi2O3/橡胶复合材料。采用激光粒度分析仪、XRD、荧光(PL)、FT-IR、SEM、电子万能试验机、NaI(Tl)探测仪等方法对粒子的化学组成、粒径分布和光致发光以及复合橡胶的力学性能、γ射线辐射防护特性做了分析和表征。结果表明,以酪素为主的双子季铵盐/PVP复合表面修饰得到的活性Bi2O3粒径分布均匀,平均粒径为120nm,分散稳定性良好,其复合橡胶对241Am为点源的59.5keV的γ射线屏蔽率可达23.97%,力学强度显著高于未添加活性Bi2O3的纯天然橡胶。

磷石膏粒径及pH值对其复合胶凝材料的影响

利用大宗工业固体废物二水磷石膏和粉煤灰,加入少量水泥、生石灰等原料制备磷石膏基复合胶凝材料,研究了磷石膏的粒径以及pH值对胶凝材料凝结时间、强度的影响规律,采用SEM、XRD等测试方法对胶凝材料的水化产物、微观结构进行分析。结果表明:适当减小磷石膏粒径或增加磷石膏pH值,都会降低磷石膏基胶凝材料的用水量,缩短凝结时间,提高强度,并且通过蒸汽养护,最终可制备出28d强度超过40MPa,软化系数接近0.9的胶凝材料。

PPS基导热绝缘复合材料的制备及性能

采用注塑成型制得PPS/gf/Al2O3导热绝缘复合材料,其中聚苯硫醚(PPS)为基体,玻璃纤维(gf)为补强纤维,氧化铝为导热填料。用扫描电子显微镜(SEM)、导热分析仪、超高电阻微电流测试仪和电子万能实验机对复合材料的微观结构、导热性能、绝缘性能和拉伸强度进行了表征。结果表明:氧化铝颗粒和玻纤均匀分散在PPS基体中;复合材料热导率随着氧化铝含量的增加而增大,最大可达0.798 W/(m·K);表面电阻率和体积电阻率随氧化铝含量增加而略有下降,最小值分别为0.19×1015Ω和0.57×1014Ω·m;拉伸强度先增后减,最大值和最小值分别为196 MPa,165 MPa。

活化煤矸石用作水泥混合材的实验研究

借助XRD、IR、热分析、宏观力学测试等手段,对四川宜宾四种原状煤矸石分别为JS、JH、GH、WZ进行了基本测试和分析,并对其进行了机械-热力复合活化研究。研究表明:4种样品煤矸石主要含石英、方解石、高岭石等矿物,属碳酸盐类煤矸石;测得4种活化煤矸石28d胶砂活性指数R28分别为:JS82.9%、JH92.1%、GH97.8%、WZ104.4%,比原状煤矸石分别提高19%、22%、35%、40%,热活化对煤矸石矿物组成及结构的影响是造成其活性差异的主要原因;最后得出在试验活化条件下,以WZ活化煤矸石作为水泥混合材活性最高。

原位聚合纳米Ni/聚苯乙烯复合材料及其热力学性能

磁性聚苯乙烯(PS)材料有利于实现惯性约束聚变靶丸在辐射场中的无接触支撑。采用液相还原法制备了粒度为75～200 nm的Ni球形粒子,用原位聚合的方法制备了纳米Ni/PS复合材料。利用X射线衍射仪、傅氏转换红外线光谱分析仪、扫描电子显微镜及热重差示扫描量热仪分别研究了所得纳米Ni的特性、复合材料的结构及掺杂量对纳米Ni/PS复合材料的热力学行为的影响。研究结果表明:纳米Ni的掺杂能提高玻璃转变温度;纳米Ni的掺杂可以增大PS热分解焓变,在掺杂质量分数为1%～2%之间焓变达到最大;纳米Ni的掺杂降低了纳米Ni/PS复合材料热分解的比热容。

硬质聚氨酯泡沫/聚磷酸铵复合材料的制备及阻燃性能研究

以聚磷酸铵(APP)为阻燃剂,采用一步法全水发泡制备一系列硬质聚氨酯泡沫/聚磷酸铵复合材料(RPUF/APP),通过扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、UL94垂直燃烧以及烟密度测试来研究聚磷酸铵对硬质聚氨酯泡沫(RPUF)泡孔结构、热稳定性、阻燃性能以及燃烧烟密度的影响。研究表明,聚磷酸铵可以明显提高RPUF/APP复合材料的阻燃性能,30份的聚磷酸铵使得RPUF/APP达到UL94 V-0级别,LOI达到23. 6%。同时发现,APP的加入会降低RPUF/APP泡沫复合材料的热分解温度,提高其成炭率和炭层的高温稳定性,并降低复合材料的燃烧烟密度,有效提高复合材料火灾安全性能。

聚丙烯酸铅/三元乙丙橡胶复合材料的制备及辐射防护性能

采用氧化铅(Pb O)与丙烯酸(HAA)经偶氮二异丁腈引发合成聚丙烯酸铅,以过氧化物为硫化体系制备了聚丙烯酸铅/三元乙丙橡胶复合材料,采用傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射谱仪和扫描电镜对其结构进行了分析。利用材料万能试验机测量了复合材料的拉伸强度和断裂伸长率,用邵氏硬度计测量了硬度,以及高纯锗伽马能谱仪测量了屏蔽性能。结果表明,复合材料的拉伸强度和硬度随着聚丙烯酸铅粉体含量的增加而增加;断裂伸长率随着聚丙烯酸铅粉体含量的增加而降低。复合材料对于γ射线的质量衰减系数,随着聚丙烯酸铅粉体含量的增加而提高。

PWO橡胶复合材料制备及γ射线辐射防护性能研究

通过不同表面活性剂制备出两种不同形貌的PbWO4晶体,并作为功能填充料添加到天然胶乳当中,得到具有良好力学性能及γ射线防护性能的PbWO4橡胶复合材料。采用XRD、SEM、荧光(PL)、电子万能试验机、NaI(TI)探测仪等方法对晶体的结构和性质及复合橡胶的力学性能、γ射线辐射防护特性作了分析和表征。结果表明,不同形貌的PbWO4晶体在橡胶基质中分散良好,光致发光性质越好的PbWO4晶体对γ射线的屏蔽率越好,最高可达20.79%(填量为30%),且粒径越小在胶乳中分散越好的PbWO4晶体,有助于提高γ射线的屏蔽率,力学性能明显高于未添加PbWO4晶体的纯天然胶乳。

中空玻璃微球改性环氧树脂复合材料的性能研究

通过在环氧树脂E51基体中添加中空玻璃微球（Hollow glass microspheres，HGM）制备出低介电环氧树脂／HGM复合材料。通过扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）分析HGM在环氧树脂中的分散情况并研究了HGM及不同含量HGM对环氧树脂复合材料的介电性能、热稳定性、力学强度及吸水率的影响。结果表明：HGM均匀地分散于环氧树脂中；复合材料的介电常数随着HGM含量的增加呈明显的下降趋势，当HGM为33．3％时，材料的介电常数降至了2．65；HGM对环氧树脂的热稳定性影响不大，初始热分解温度最大提高了10℃，玻璃化转变温度下降2-3 ℃；触变剂SiO2的加入有效减少了材料的力学强度的损失；在25℃下，复合材料的吸水率明显降低，但在100℃的沸水中，当HGM质量分数大于10％时，吸水率随着HGM添加量的增加而有所上升。

复合成型对聚砜复合材料导热绝缘性能的影响

采用片状六方氮化硼(h-BN)与碳化硅晶须(SiCw)复配填料填充聚砜制备导热绝缘聚砜复合材料。选用熔融混合、辊炼混合和粉末混合3种不同的复合方式研究复合方式对聚砜复合材料导热绝缘性能的影响;选用模压成型和注塑成型研究成型方式对聚砜复合材料导热绝缘性能的影响。采用扫描电子显微镜、导热分析仪、超高电阻微电流测量仪对复合材料的断面微观形貌、导热性能、电绝缘性能进行了表征。结果表明,粉末混合对复合材料导热性能的提高效果明显优于熔融混合和辊炼混合,模压成型要优于注塑成型。由于热传导机制和电导机制的不同,制备方法对电绝缘性能的影响规律与对导热性能的影响规律相反。

钨酸铅/天然橡胶纳米复合材料制备及其γ射线屏蔽性能

将钨酸铅(PbWO_4)粒子球磨至纳米尺度,采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)对其进行表面改性,并与天然橡胶(NR)机械共混,制备出橡胶纳米复合材料,运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、接触角(CA)测量仪、电子万能试验机和高纯锗γ谱仪系统对其形貌及性能进行了表征与测试。结果表明:KH570成功接枝到PbWO_4表面;与未改性PbWO_4相比,改性后PbWO_4在NR中分散更为均匀,复合材料力学性能及γ射线屏蔽性能更为优异;PbWO_4与NR填充质量比为50∶100时,力学性能最佳(拉伸强度为30.6 MPa),相比于填充质量比为60∶100时,γ射线屏蔽率仅下降了1.8%,因此PbWO_4与NR最佳配料比为50∶100。