聚丙烯/石墨纳米复合材料的导电性能研究

磨盘碾磨固相剪切复合技术(S3C)是制备聚合物 石墨导电复合材料的有效途径,所得聚丙烯 膨胀石墨复合材料具有纳米插层复合结构,石墨纳米片层的相互搭接可形成导电网络,具有纳米间隙的石墨插层结构可形成隧道电流,从而大幅度降低复合体系的导电逾渗阈值,在低填充量实现聚合物复合材料高电导性,与熔体共混相比,导电逾渗阈值由4 .3vol%降低到0 . 5 5vol% ,在石墨含量为4 .0 1vol%时,电导率提高10个数量级.     

聚甲基丙烯酸甲酯/石墨薄片纳米复合及其导电性能研究

在聚合物绝缘材料基体中添加入足够数量的导电填料 ,聚合物便具有导电性或半导体性能 .石墨材料 ,由于资源丰富、价廉、性质稳定 ,被广泛用作导电聚合物复合材料的填料 .一般 ,填料含量越高 ,复合材料的导电性能越好 ,但是材料的力学性能也随之劣化 ,特别是材料脆性增加 .将石墨加工成纳米级粒子 ,再与聚合物纳米复合 ,有望用较少的石墨填充量使复合材料具有良好的电传导性能 ,从而保持材料的力学性能 .最近报道的利用膨胀石墨与聚合物实现纳米复合的研究引起了人们的兴趣 ,如所报道的尼龙 6 膨胀石墨[1] 、PS PMMA 膨胀石墨[2 ] 、PP …     

CB/HDPE导电复合体系中Kerner-Nielson方程修正及电渗流与粘弹渗流的相关性

随着导电填料含量的增加,聚合物导电复合材料的电导率呈现非连续的递增.当填料含量达到渗流阈值并导致渗流现象出现时,导电填料相互聚集并形成网络,体系电导率急剧增大,关于此类电渗流现象已有很多报道^[1～4].填充类导电复合材料的结构和性能与其粘弹性密切相关.近年来,由于炭黑填充使得许多光学方法失效,流变学方法受到了广泛重视.最新的研究发现,非均相结构的出现和演化对浓度的依赖性有着特征流变响应,是一种粘弹渗流现象^[5～7].     

超细颗粒填充高密度聚乙烯复合体的导电和流变学性质(英文)

制备了多壁碳纳米管、石墨和碳黑填充高密度聚乙烯(HDPE)复合体,研究了复合体的导电和流变学性质.利用隧道逾渗模型对关键指数分别为4.4、6.4和2.9的三种复合体的"非普适性"导电行为进行了解释.与此同时,考察了颗粒类型和含量,以及剪切速率对复合体流变学性质的影响.结果表明,复合体系的储能模量在低频区出现"第二平台",而复合黏度则表现出强烈的剪切变稀行为,标志着颗粒在聚合物内部发生聚集形成了网络结构.与石墨和碳黑填充复合体相比,具有更高纵横比的多壁碳纳米管填充复合体具有更高的储能模量和复合黏度.基于Guth-Smallwood理论结合有效介近似的G′r分析结果表明,填充HDPE复合体系的流变学逾渗阈值和导电逾渗阈值吻合良好.     

高分子基导电复合材料气敏响应机理研究

高分子基气敏导电材料是近年来发展起来的一种新型功能高分子复合材料.本文介绍了以炭黑(CB)为导电填充剂的复合传感材料的气敏响应机理的体积膨胀模型、结晶模型和氢键模型,并讨论了逾渗阀值、CB及聚合物微观结构与性能、以及CB与聚合物和溶剂三者之间相互作用等因素对该类材料气敏响应性的影响.     

碳系导电填料混杂填充聚合物共混体系的导电逾渗模型

以排除体积理论为基础,提出了3种碳系导电填料混杂填充聚合物共混体系的导电逾渗模型,并利用三维图和二维图对导电逾渗模型进行了描述.选用炭黑、聚团状碳纳米管和阵列碳纳米管3种导电填料,以聚碳酸酯(PC)/苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)(70∶30,质量比)和PC/聚苯醚(PPO)(70∶30,质量比)2个共混体系进行研究,通过不同导电填料在单一聚合物及其共混物中逾渗值的测量,对导电逾渗模型公式的各个参数进行计算和修正.导电逾渗模型预测结果与样品实际电阻率基本吻合,证明了模型的普适性和实用价值.对于基体相不变的系列聚合物共混体系,可以通过任意一种导电填料在共混体系中的逾渗值及在基体相聚合物中的逾渗值之比得到模型公式的相关参数,从而极大地方便了模型的推广和应用.     

尼龙6/石墨纳米导电复合材料的制备与性能

通过原位插层聚合制备了尼龙 6 /石墨纳米导电复合材料 ,其室温导电渗滤阈值为 =0 75vol% ,远远低于常规导电粒子填充的聚合物复合材料 .当石墨体积分数为 2 0vol%时 ,室温电导率可达 10 -4 S/cm .透射电镜研究表明 :由于石墨经高温膨胀后其片层被剥离导致了片状石墨粒子具有巨大的径厚比 ,经原位插层聚合其片层厚度进一步被剥离为几十个纳米 ,同时原位插层聚合使得石墨粒子能够均匀分散在尼龙 6基体中 ,因而导致了该导电复合材料的低渗滤阈值和高导电性能 .     

聚丙烯/石墨导电纳米复合材料的制备与性能

用溶液插层及其与熔体混合相结合的母料熔体混合 (MMM)方法制备了聚丙烯 (PP) 马来酸酐接枝聚丙烯 (gPP) 膨胀石墨 (EG) (gPP EG =3 2wt)导电纳米复合材料 ,其室温逾渗阀值 (c)分别为 6wt%和 8wt % ,明显低于直接熔体混合制得复合材料和PP EG对照材料的c=11wt%和 12wt% .增加gPP含量 (Cg)能提高复合材料的电导率 (σ) ,例如对于MMM法制备的复合材料 ,固定PP gPP =1 1wt时 ,c 降为 7wt% ;保持EG含量 =9wt%时 ,σ在Cg>30wt %后跃升 7个数量级以上 .通过TEM、SEM和OM观察 ,从制备方法、EG和gPP含量影响复合材料形态和微结构的角度 ,分析说明了出现上述差异和现象的原因 .     

MWCNTs与疏水纳米SiO_2填充PMMA/PS共混物的导电与动态流变行为

以多壁碳纳米管(MWCNTs)为导电填料、疏水纳米二氧化硅(SiO2)为非导电填料,填充不相容聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚苯乙烯(PS)(1/1,V/V)共混物,制备(PMMA/SiO2)/(PS/MWCNTs)四元导电高分子复合材料(CPC),研究其导电逾渗与动态流变行为,并与PMMA/(PS/MWCNTs)三元CPC进行对比.发现三元、四元CPC具有类似的导电逾渗行为,且逾渗阈值显著低于PS/MWCNTs二元CPC.在四元CPC中,SiO2粒子可细化相区尺寸,提高熔体模量,但不影响熔体热处理过程中的依时性动态导电逾渗行为.MWCNTs与SiO2均显著影响熔体热处理中的依时性模量逾渗行为,分别缩短、延长四元CPC相粗化起始时间,但均延长相粗化时间区间.     

粒子填充HDPE复合体系动态流变行为研究

研究了炭黑(CB)和石墨(GP)填充高密度聚乙烯(HDPE)复合体系的动态流变行为.发现高填料含量时出现似固体行为,并认为它归因于无机粒子网络逾渗结构的形成.在相同聚合物基体条件下,粒子种类和粒子几何参数(粒子形状、大小、粒径分布)对低频区域流变行为、流变参数的逾渗行为和逾渗阈值(φ_c)有决定性影响,且种类的影响相比于粒子几何参数更为显著.此外,高表面活性及高比表面积(大径厚比、小尺寸)粒子填充体系具有较低的φ_c.     

PMMA／石墨导电复合材料的制备与表征

以可膨化石墨为原料,高温处理得到膨化石墨,再经过超声处理,得到纳米薄片石墨。将得到的纳米薄片石墨与甲基丙烯酸甲酯单体在超声作用下预聚,灌模,得到块状的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/石墨复合材料。用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射SAD、红外、热重等分析仪器表征了纳米石墨薄片及PMMA/石墨复合材料。测试了复合材料的力学、电学性能,发现在室温下该复合材料的渗滤阀值为1.3%(wt),且保证石墨含量在1.4%(wt)时,即可保证复合材料具有良好的电学和力学性能。     

Thermal-Conductivity-Enhancing Copper-Plated Expanded Graphite/Paraffin Composite for Highly Stable Phase-Change Materials

Paraffin (PA)/expanded graphite (EG) is an important composite phase change material with low cost, high heat storage, good thermal conductivity and cycling stability. Its thermal conductivity needs to be further improved for application in the thermal management system of power lithium-ion batteries. In this paper, copper plated expanded graphite (CPEG) with 3D porous structure was prepared by electroless copper plating method, which was used as thermal conductivity enhancing material to replace part of EG in PA/EG composite materials. For the optimized phase change material composed of 80 %PA-14 %EG-6 %CPEG, the copper content is very low (0.768 wt %), but its thermal conductivity can be significantly improved without loss of latent heat and thermal cycling stability. Its thermal conductivity is increased from 11 times to 16.5 times that of paraffin while compared with the copper-free composite material (80 %PA-20 %EG). The PA/EG/CPEG composite material exhibits good temperature control effect on power lithium-ion batteries.     

石蜡/膨胀石墨/石墨烯复合相变储热材料的制备及性能

以石蜡(PA)作为相变储热材料、 膨胀石墨(EG)作为主导热材料和支撑材料, 石墨烯气凝胶(GA)作为导热增强材料和辅支撑材料制备了PA/EG/GA复合相变材料, 研究了GA添加量对复合相变材料相变温度、 相变潜热、 导热性能以及循环稳定性的影响. 结果表明, 所制备的80%PA-17%EG-3%GA复合相变材料导热性能良好, 循环稳定性出色. 与80%PA-20%EG复合材料相比, 该材料的相变温度、 相变潜热以及循环稳定性无明显变化, 但导热系数由4.089 W/(m·K)提升到了5.336 W/(m·K), 显示出良好的应用前景.     

Thermal conductive PS/graphite composites

Polystyrene (PS) was compounded with graphite that possesses high thermal conductivity and layer structures, and the PS/graphite thermal conductive nano‐composites were prepared. Thermal conductivity of PS improved remarkably in the presence of the graphite, and a much higher thermal conductivity of 1.95 W/m K can be achieved for the composite with 34 vol% of colloidal graphite. The Maxwell‐Eucken model and the Agari model were used to evaluate the thermal conductivity of the composites. For the purpose of improving the interfacial compatibility of PS/graphite, realizing the exfoliation and nano‐dispersion of graphite in the PS matrix, three intercalation methods, including rolling intercalation, solvent intercalation, and pan milling intercalation, were applied to prepare the composites, and the morphologies, thermal conductivities, and mechanical properties of the composites were investigated. It should be noted that the one prepared by pan milling intercalation not only had excellent thermal conductivity but also much higher mechanical properties, resulting from a high degree of layer exfoliation of the graphite, the formation of the chain structure agglomerates of the graphite, and the creation of more conductive paths under the strong shear stress of pan milling. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

石蜡/碱改性硅藻土/膨胀石墨复合相变储热材料的制备及性能

通过碱处理,优化了硅藻土(DIA)的孔隙结构,提高了孔隙率,增加了石蜡(paraffin)负载量。通过直接浸渍法制备了新型性状稳定的石蜡/碱改性DIA/膨胀石墨(EG-alDIAP)复合材料,并研究了其结构与性能的关系。结果表明,复合相变材料的石蜡负载量从47.4%提高到了61.1%,进而提高了复合材料的储热性能;向改性DIA中添加膨胀石墨(EG)提高了复合材料的传热能力,添加质量分数10%EG时导热系数提高了113%(从0.276 W·m^-1·K^-1提高到了0.589 W·m^-1·K^-1)。随着EG含量的升高,复合相变材料的相变潜热有所增加,但化学相容性、稳定性等无明显变化。含 10%EG的石蜡/碱改性 DIA复合材料具有可靠的储能性能、良好的温度调节性能和蓄放热能力。     

三元脂肪酸/膨胀石墨复合相变材料的制备、包覆定形及热性能

采用癸酸、 月桂酸和棕榈酸的三元共晶混合物作为相变材料, 以膨胀石墨为基体, 通过膨胀石墨多孔结构的毛细吸附和复合涂饰剂的包覆定形, 将多元相变材料固定在膨胀石墨的孔道结构中, 制备出结构稳定、 密封性能优异、 热稳定性好和高导热的新型三元脂肪酸/膨胀石墨复合定形相变材料. 膨胀石墨具有膨胀疏松的多孔结构和良好的吸附性能; 其熔融潜热为95.6 J/g, 结晶焓为82.8 J/g, 说明其具有很好的相变蓄热特性和热循环稳定性; 材料的导热性能可增加至0.738 W/(m·K), 与脂肪酸相比得到大幅度提高.     

石蜡/碱改性硅藻土/膨胀石墨复合相变储热材料的制备及性能

通过碱处理,优化了硅藻土(DIA)的孔隙结构,提高了孔隙率,增加了石蜡(paraffin)负载量。通过直接浸渍法制备了新型性状稳定的石蜡/碱改性DIA/膨胀石墨(EG-alDIAP)复合材料,并研究了其结构与性能的关系。结果表明,复合相变材料的石蜡负载量从47.4%提高到了61.1%,进而提高了复合材料的储热性能;向改性DIA中添加膨胀石墨(EG)提高了复合材料的传热能力,添加质量分数10%EG时导热系数提高了113%(从0.276 W·m^-1·K^-1提高到了0.589 W·m^-1·K^-1)。随着EG含量的升高,复合相变材料的相变潜热有所增加,但化学相容性、稳定性等无明显变化。含10%EG的石蜡/碱改性DIA复合材料具有可靠的储能性能、良好的温度调节性能和蓄放热能力。     

羟基氧化铁/膨胀石墨复合材料的制备及除砷机制

以膨胀石墨为载体材料,采用改进后的综合法制备的羟基氧化铁（FeOOH）为改性材料,在酸性及超声波振荡的条件下对膨胀石墨进行表面接枝,制得羟基氧化铁/膨胀石墨复合材料,并对材料进行扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）表征,随后测试了其除砷性能,并探讨了反应机理.实验结果表明,复合材料中羟基氧化铁通过氢键与化学键均匀负载在了膨胀石墨表面,为亚微米级球状;使用0.5 g复合材料处理50 mL浓度为0.5 mg/L的模拟含砷废水,90 min后去除率可达到99%,且经过处理可以使废水中的砷浓度达到饮用标准;载铁量越高,材料的除砷性能越好,当载铁量达到55%时,使用0.5 g复合材料处理50 mL浓度为2.0 mg/L的模拟含砷废水,1 h后去除率达到72.6%,是普通膨胀石墨的3倍;该除砷过程由解离的羟基氧化铁与砷在复合材料附近完成,符合二级动力学方程和Temkin等温吸附模型.     

导热膨胀石墨/聚醚酰亚胺复合材料的制备与性能

利用膨胀石墨(EG)经高温处理后比表面积大的特点, 以膨胀石墨作为导热填料, 通过球磨和热模压方法制备了膨胀石墨/聚醚酰亚胺(PEI)导热复合材料, 并对其加工过程、 微观形貌、 热性能和导热性能进行了研究. 结果表明, 球磨处理可以打破膨胀石墨的“泡沫”状态并减少石墨纳米片间的间隙, 热压可以诱使和促进石墨纳米片沿着水平方向排列和取向, 从而显著提升了复合材料的平面内导热性能. 当膨胀石墨在复合材料中的质量分数为20%时, EG/PEI复合材料的面内导热系数为2.38 W?m^?1?K^?1. 与PEI相比, 复合材料导热系数的增幅约为12倍. 所制备的EG/PEI复合材料均具有良好的散热能力、 较好的热稳定性和较高的储能模量, 是一种综合性能优异的导热材料.     

Thermal analysis study of LiFeO<Subscript>2</Subscript> formation from Li<Subscript>2</Subscript>CO<Subscript>3</Subscript>–Fe<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript> mechanically activated reagents

Series of n-octadecane/expanded graphite composite phase-change materials (PCMs) with different mass ratio were prepared using n-octadecane as PCMs, expanded graphite as multi-porous supporting matrix through vacuum impregnation method. Microstructure, crystallization properties, energy storage behavior, thermal cycling property and intelligent temperature-control performance of the composite PCMs were investigated. Results show that the composite PCMs have a good energy storage property. The melting enthalpy and crystallization enthalpy can reach 164.85 and 176.51 J g^?1, respectively. Furthermore, the good thermal conductivity of expanded graphite reduces the super-cooling degree of n-octadecane and endows the composite PCMs with fast thermal response rate and excellent thermal cycling stability. As a result, the phase-change temperatures and phase-change enthalpy almost have no change after 50 thermal-cooling cycles. The test of intelligent temperature-control performance shows that the electronic radiator filled with the composite PCMs possesses a high intelligent temperature-control performance, and its temperature can sustain in the range of 22–27.5 °C for about 6120 s. These results indicate that the prepared composite PCMs possess good comprehensive property and can be widely used in energy storage and thermal management systems.