【摘 要】
:
构建隔离结构的填料网络是提升聚合物基复合材料性能的有效方法,填料在聚合物基体中呈三维(3D)网络状分布,降低填料的渗流阈值。传统以热塑性聚合物为基体的隔离结构复合材料制备过程中,为防止填料向聚合物基体内部迁移,通常需严苛地控制加工条件,造成制备工艺复杂,性能稳定性差等缺点;同时填料限制界面处聚合物分子链扩散与缠结,极大损害界面的融合与连接,导致材料的力学强度较弱。因此,解决上述两个问题是制备高性能
论文部分内容阅读
构建隔离结构的填料网络是提升聚合物基复合材料性能的有效方法,填料在聚合物基体中呈三维(3D)网络状分布,降低填料的渗流阈值。传统以热塑性聚合物为基体的隔离结构复合材料制备过程中,为防止填料向聚合物基体内部迁移,通常需严苛地控制加工条件,造成制备工艺复杂,性能稳定性差等缺点;同时填料限制界面处聚合物分子链扩散与缠结,极大损害界面的融合与连接,导致材料的力学强度较弱。因此,解决上述两个问题是制备高性能隔离结构复合材料的关键。类玻璃高分子(vitrimer)是新兴的热固性材料,由于缔合型动态共价交联作用,vitrimer在低温下表现为热固性材料的性质,高温条件时可以像热塑性聚合物一样被熔融加工和回收利用。本论文以环氧vitrimer为基体,研究乙二醇参与的醇解-再酯化反应辅助增强界面融合,在较为宽泛的加工条件下成功制备了隔离结构复合材料,研究复合材料的微观结构特征和各项性能,发展了在电磁屏蔽和导热绝缘领域的应用。论文主要内容分为以下三个部分:1)制备环氧vitrimer,应力松弛实验表明环氧vitrimer具有缔合型动态交联聚合物的流变学特征,并且在较宽的温度范围内粘度基本无变化。研究环氧vitrimer颗粒的融合过程,发现乙二醇分子参与环氧vitrimer的醇解-再酯化反应,辅助颗粒界面融合的历程并提升界面强度,而且由于醇解形成短链齐聚物的增塑作用,融合产物的韧性和延展性获得显著提高。2)在不同的模压成型条件下,成功制备了隔离结构环氧vitrimer/MWCNTs复合材料(s-EV/MWCNTs),表明复合材料具有宽泛的加工窗口。研究表明复合材料中MWCNTs紧密接触,呈现完整的三维网络结构。且力学性能优异,其中sEV/MWCNTs-2的拉伸强度保持基体性能的90%,断裂伸长率提高近50%。产物具有优异的导电性和电磁屏蔽效能,当填料含量仅为4 wt%时,复合材料的电导率就达到6.8 S/m,电磁屏蔽效能(EMI SE)达到31 dB,远高于其他类型聚合物基复合材料。而且由于动态交联的特性,该复合材料可再次加工,粉碎再加工后样品的电磁屏蔽效能可恢复至90%以上。3)通过模压成型方式制备MWCNTs和h-BN选择性分布的隔离环氧vitrimer复合材料(s-EV/MWCNTs/h-BN)。并对s-EV/MWCNTs/h-BN复合材料的微观形貌和导热性能进行了表征,研究表明高长径比的MWCNTs充当“桥梁”连接了h-BN隔离网络,有效缩短热传递路径,其中s-EV/MWCNTs/h-BN-8复合材料热导率结果为0.83 W/m K,远高于其他类型聚合物基复合材料。研究了s-EV/MWCNTs/hBN-8复合材料再加工性能,结果表明,再加工后复合材料的断裂伸长率下降仅为9%,拉伸强度提升了50%,导热恢复率超过70%。
其他文献
偶姻化合物是一类具有邻羟基酮结构的有机化合物,是一系列化合物的总称。常见的偶姻化合物包括苯偶姻(二苯乙醇酮)、乙偶姻(3-羟基-2-丁酮)、丙偶姻(4-羟基-3-己酮)、3-羟基-2-戊酮和2-羟基-3-戊酮等。偶姻化合物作为重要的化学产品,用途十分广泛,主要可以作为食品香料、药物中间体和光敏剂材料等。传统偶姻化合物的合成方法存在产率低、合成工艺复杂、环境污染严重及操作危险系数大等问题,因此研究开
游离的N-杂环卡宾第一次单独被分离出来是在1991年,自从Arduengo及其同事在分离出卡宾后,近二十年里,N-杂环卡宾在有机化学领域得到了飞速的发展,尤其是卡宾与金属成键的金属配合物。N-杂环卡宾是强σ-供体,具有和传统的膦相似的反应活性,所以N-杂环卡宾常被看成是有机膦的替代与扩展。N-杂环卡宾具有很强的反应活性,近年来,直接使用N-杂环卡宾作为催化剂得到了很大的发展,尤其是其在无金属络合时
近年来关于人工合成螺旋聚合物的发展已获得相当大的进步,多种具有新型功能的螺旋聚合物材料被人们开发出来。螺旋聚异腈(PIs)由于其独特的棒状刚性螺旋结构引起了广泛关注。目前具有不同拓扑结构的PIs(如聚合物刷、星型聚合物)已经被成功制备出来,但是关于树枝状PIs的研究却很少被报道。由于树枝状聚合物具有明确、规整的结构,所以它的应用范围非常广泛,也成为现在科研工作者研究的热点之一。本文首先设计并合成了
硬质密胺泡沫是通过三聚氰胺和甲醛在碱性水溶液中合成的密胺预聚物,经过一定发泡工艺制备的一种本征阻燃泡沫材料。由于密胺泡沫基体内依然存在未反应完全的亲水基团(-NH-、-OH),其易与空气中的水分子形成氢键,增加泡沫基体亲水性。并且密胺泡沫闭孔率较低,开孔的泡沫结构不能有效阻碍水分向泡孔内部渗透。保温材料长期被水分渗透的影响下,导热系数将有所提高。储存在泡沫内部的水分,随着冻融循环的作用(低温结冰,
域名解析系统(Domain Name System,DNS)是连接互联网应用和资源的纽带,对互联网的稳定运行具有重要的作用。本文从改善DNS体系结构的角度出发,针对互联网DNS安全性的典型问题,深入研究DNS去中心化技术,通过对DNS的数据平面进行去中心化来降低商业竞争造成的损失,进而构建安全、开放的网络空间,促进互联网稳定、持续地发展。本文的研究工作已在相关工程项目得到应用。本文的主要研究内容和
水体富营养化是一个全球性问题,是导致水生生态系统恶化的重要原因。氮和磷等营养元素主要通过外源输入和内源释放两种方式进入地表水中,当确定外源磷不再是水体富营养化的主要因素后,减少内源磷的释放就成为了当前防治地表水体富营养化的主要方向。本文设计制备了一种镧改性沸石材料,通过响应曲面法优化了制备条件,并考察了环境因素对镧改性沸石对磷酸盐吸附的影响,进一步通过FT-IR和XPS等表征手段,研究了镧改性沸石
二氧化钛(TiO2)由于具有高稳定性、低成本以及无毒等优点而被广泛应用于光学、光催化和光电领域。然而,TiO2不但带隙较宽,而且载流子复合率较高,这限制了其在光催化和光电领域的应用范围。而纳米金颗粒(Au NPs)在可见光区具有强局域表面等离子共振(LSPR)效应,将其与TiO2结合,一方面,可以拓宽Au-TiO2复合结构的光响应范围;另一方面,在二者界面处形成的肖特基结将有助于降低TiO2载流子
氧化物弥散强化(Oxide dispersion strengthened,ODS)钢是在铁素体钢的基础上发展起来的。在铁素体中添加Y2O3使合金内部生成高数密度的纳米级弥散分布的氧化物,这些细小的氧化物具有钉扎位错和晶界的作用,使ODS合金具有良好的高温力学性和抗辐照性能。本文通过机械合金化(Mechanical alloying,MA)制备合金化粉末,放电等离子体烧结(Spark plasma
纳米复合材料可以整合单一材料的特性,获得更加优良的综合性能。云母是具有典型层状结构的硅酸盐矿物,包含诸多性质各异的亚种,其储量大、价格低,而且生物安全性和环境相容性好。然而较大的尺寸和较低的的径厚比限制了其在纳米复合材料的应用。通过简单的方法将云母剥离为二维的纳米片,用于组装综合性能更加优异的纳米复合材料,具有很大的经济意义和现实意义。本论文通过钠化改性大批量制备出均匀分散的黑云母纳米片,并将其作
金属有机骨架材料(MOF)由两部分组成:金属阳离子(或金属簇)和有机配体,因此灵活的组合方式让MOF成为纳米材料界的“常青树”。沸石咪唑酯骨架材料(ZIF)作为典型的MOF材料,具有很多优异的物化性能,例如极高的孔隙率和内部表面积、优异的热稳定性和化学稳定性等,在吸附、气体分离、储能材料、催化等多领域都显示出良好的应用前景。本文从ZIF-67和ZIF-8两种材料入手,通过过渡金属掺杂和煅烧处理,合