改性大麻纤维制备低生热丁苯橡胶复合材料及性能研究

大麻纤维(HF)质轻价廉,具有生物可降解性,有助于绿色环保型材料的发展,分别通过硅烷偶联剂(KH550和KH570)、胶乳浸渍、多巴胺(PDA)等材料对HF进行改性,制备HF/SBR复合材料。采用傅立叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(XPS)等表征方式验证HF的改性效果,发现改性后力学性能增强,拉伸强度从仅用碱处理时的17.51MPa分别增加到22.63、20.73、24.25、20.59MPa。其中胶乳浸渍改性力学性能提升最显著,拉伸强度提高38%、断裂伸长率提高71%、撕裂强度提高22%,压缩疲劳温升分别降低18.7%、20%、25.8%、29.5%。

溶剂诱导制备PLLA/HA/GO三元复合材料及其性能研究

首先通过将羟基磷灰石(HA)及氧化石墨烯(GO)两种纳米填料预混合,得到紧密结合的复合填料,再通过非良溶剂诱导左旋聚乳酸(PLLA)相分离方式,制备了PLLA/HA/GO多孔复合膜。均匀分布的纳米填料能作为异相成核剂诱导PLLA结晶,使复合膜的结晶度由PLLA膜的53.7%提高到61.1%,实现在成型过程中由液-液相分离向固-液相分离的转变,从而影响膜表面的微观结构,并提高材料的热稳定性及力学性能。结果表明,PLLA复合材料的起始热降解温度由315 ℃提高到355 ℃,拉伸强度由35.6 MPa提高到46.7 MPa。除此之外,纳米填料中含有大量羟基、羧基等亲水基团,有效提高了膜的亲水性能,使表观接触角由122°降低到88°。

石墨烯/碳纳米管协同增强再生纤维素复合薄膜的导热性能研究

采用低温碱/尿素水溶液制备纤维素溶液,通过混合石墨烯纳米片(GNP)/多壁碳纳米管(MWCNT),制备一种具有水平方向(In-plane)高热导率的复合薄膜热界面材料。GNP/MWCNT纳米填料在纤维素基体中能稳定分散,并且多维形貌结构的导热填料之间形成协同效应,降低了填料-基体之间的界面热阻。结果表明,GNP与MWCNT质量比为5∶5时,填料质量分数为10%的再生纤维素(RC)复合膜显示出优异的导热性能,其中水平方向热导率为15.7 W/(m·K)和垂直方向(Through-plane)热导率为0.25 W/(m·K),同时表现出良好的拉伸强度65.8 MPa。此外,MWCNT对RC复合膜导热性能的协同效率( f )在MWCNT质量分数为5%时达到最大值0.68。该项工作中在纤维素基体构筑有效协同导热路径,为增强型热界面材料的结构设计提供了可行的参考。

PLLA/CQD纳米复合薄膜的制备及其性能研究

聚乳酸(PLLA)具有优良的生物相容性和生物可降解性能,但其脆性大、结晶速率慢且结晶形态难控制等,限制其广泛应用。因此制备生物质碳量子点(CQD)改性PLLA。首先制备了表面含有大量羟基、尺寸在2 nm左右的CQD。研究表明,加入0.1%的CQD纳米颗粒,PLLA/CQD复合膜的结晶度明显提高了129%。有趣的是,当CQD含量提高至0.8%时,结晶度显著提高185%,同时,相比纯PLLA,PLLA/CQD0.8复合材料断裂伸长率提高了31.3%,拉伸强度也提高至38 MPa。由此可见,制备了一种高结晶度且强韧的全生物降解PLLA/CQD纳米材料,有望于应用在一次性包装用品等方面。