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二維納米材料改性氰酸酯樹脂研究進展

2023-02-23 02:42:16李文華李文曉梁勇
工程塑料應用 2023年1期
關鍵詞:納米材料石墨樹脂

李文華,李文曉,梁勇

(1.同濟大學航空航天與力學學院,上海 200092; 2.上海石墨烯產(chǎn)業(yè)技術功能型平臺,上海 200444)

氰酸酯(CE)樹脂是指含有兩個以及兩個以上氰酸酯官能團(-OCN)的熱固性樹脂。未固化時,CE樹脂單體可溶于大部分常見的有機溶劑中,如丙酮溶液、四氫呋喃以及丁酮溶液等等,并對復合材料增強纖維(如玻璃纖維、凱夫拉纖維和碳纖維等)具有良好的浸潤性、涂覆性與粘接性[1]。在一定的溫度和催化環(huán)境下,CE樹脂單體會發(fā)生固化反應,生成三嗪環(huán)結(jié)構(gòu)。

CE樹脂固化物具有單體交聯(lián)密度大、結(jié)晶度高;固化產(chǎn)物收縮率小,尺寸穩(wěn)定性好,彎曲強度和拉伸強度高;極低的吸水率(<1.5%);較好的耐熱性、阻燃性、耐濕熱性;固化產(chǎn)物分子鏈偶極矩小,介電性能優(yōu)異極低等的優(yōu)勢,可在較高溫度下使用。CE樹脂還具有很多優(yōu)異的性能,例如耐化學腐蝕性、高硬度以及良好的成型工藝性等[2-3],被廣泛應用于高頻印刷電路板、高性能透波材料、電子電工和航空航天等領域[4-5]。

近年來,隨著石墨烯制備技術的突破及應用領域的拓展,以其為代表的高性能和功能性先進二維(2D)納米材料的研究已成為納米材料領域的熱點之一。二維納米材料是一種片狀結(jié)構(gòu)材料,其橫向尺寸大于100 nm,通??蛇_幾微米,而厚度通常小于5 nm,甚至只有單個原子層的厚度。其相鄰的片層以范德華力相互作用,而層內(nèi)以強共價鍵相結(jié)合。二維納米材料具有較大的比表面積,表面具有較多的活性位點,因此具有遠優(yōu)于塊狀物質(zhì)的催化活性及力學性質(zhì)。采用二維納米材料對CE樹脂進行改性,可以有效改善CE性能的不足,賦予CE材料新的性能[6-7]。

1 用于CE改性的二維納米材料

目前,有研究報道的可以用于CE改性的二維納米材料主要有石墨烯及氧化石墨烯、氮化硼、金屬有機骨架化合物、邁克烯、層狀雙金屬氫氧化物、二維云母片、二硫化鉬和蒙脫土等[8-12]。

石墨烯及氧化石墨烯作為最近數(shù)年來的熱點二維材料,具有硬度大、耐磨性好、導電性能好、比表面積大[13-17]等優(yōu)點,通過使用表面接枝等方法改性后有較大的潛在價值。同時,石墨烯具備優(yōu)異的電學、熱學、光學和力學等性能;其載流子遷移率約為15 000 cm2/(V·s),是硅材料的10倍以上;光吸收率約為2.3%,光吸收率較低;熱導率達5 000 W/(m·K);比表面積達到2 630 m2/g;強度和彈性模量分別為125 GPa和1 100 GPa[18]。

氮化硼(BN)是由氮原子與硼原子組成的晶體,且擁有多種同質(zhì)異形體。其中菱方氮化硼(R-BN)、六方氮化硼(HBN)為二維平面結(jié)構(gòu)。與此同時,立方氮化硼(C-BN)、纖鋅礦結(jié)構(gòu)氮化硼(W-BN)則為空間立體結(jié)構(gòu),與二維平面結(jié)構(gòu)的性質(zhì)差距較大。二維BN材料擁有導熱系數(shù)高、熱穩(wěn)定性好、電阻率大、抗氧化能力較強等特點,是改性CE樹脂的理想二維材料[19-21]。

層狀雙金屬氫氧化物(LDHs)是由兩種或兩種以上金屬元素組成的二維層狀物質(zhì),其主體部分是由帶正電荷的結(jié)構(gòu)體與層間的陰離子相互作用而形成,具有層狀晶體結(jié)構(gòu),如圖1所示[22-23]。LDHs中的金屬陽離子可與多種其他金屬元素配對,使得LDHs的種類較多[24]。

圖1 LDH-NO3與LDH/PASP/Ce3+的SEM圖[22]

云母是天然形成的層狀硅酸鹽類礦物。自然界中云母主要有白云母、金云母等。云母層間的作用力較弱,可通過機械剝離等方法實現(xiàn)剝離。同時,云母在水中難以電離,有較高的絕緣性[25]。二維云母片還擁有高熱穩(wěn)定性、耐腐蝕等性能,在電子元件制造等方面有良好的應用前景。

二硫化鉬(MoS2)是一種層狀堆疊材料,層與層之間的距離約為0.7 nm,是一種非常重要的固體潤滑劑。自然界中二維 MoS2最常見的晶格類型為 1T-MoS2,2H-MoS2,3R-MoS2三種[26]。

蒙脫土(MMT)是一種層狀硅鋁酸鹽材料。二維蒙脫土材料有較大的比表面積、大縱橫比,可以用來改善CE樹脂的力學性能[27-28]。同時,二維蒙脫土材料可以通過離子交換等方法改性,使有機分子更容易進入片層之間,從而有效提升兩相間的界面性能。

2 CE/二維納米粒子復合材料的制備方法

將二維納米粒子引入CE樹脂,然后加溫固化,可以制作出CE/二維納米粒子復合材料。

制備CE/二維納米粒子復合材料的基本步驟為:

(1)二維納米材料的預處理:如果二維粒子表面有較為豐富的活性官能團,直接使用就能達到較好的改性效果[29]。否則,需要向二維粒子表面引入豐富的活性較強官能團,使之與CE樹脂發(fā)生反應,以提高混合效果[30]。預處理方法包括:用偶聯(lián)劑進行處理[31];加超支化聚硅氧烷對氧化石墨烯進行接枝處理[32];使用金剛烷處理;利用席夫堿、Mn2+接枝到GO表面,制備錳席夫堿-氧化石墨烯(MSG)雜化功能體[33]等。當氧化石墨烯經(jīng)過改性后,與CE樹脂的混合效果會改善。

(2)二維納米粒子的混入:將CE樹脂單體升溫加熱到100 ℃左右,降低CE樹脂的黏度,去除樹脂中可能存在的結(jié)晶。再用直接機械混合[29]、機械混合輔以超聲[32]、僅用超聲或溶液插層法[33]等方法進行混合。其中溶液插層法是指高分子鏈借助于溶劑而插層進入無機物層間,然后揮發(fā)除去溶劑,從而獲得復合材料的方法。

從混合效果上看,溶液插層法的分散效果最好,但是會有殘余的溶劑,對后續(xù)步驟帶來影響。而機械攪拌輔以超聲的效果要好于直接機械混合或僅用超聲攪拌。由于CE樹脂的黏度即使在加溫的條件下也較大,機械攪拌的混合效果通常好于超聲攪拌。同時,超聲攪拌能夠均勻混入粒子的比例也低于機械攪拌。混入粒子過多時,粒子間會產(chǎn)生團聚現(xiàn)象,分散效果變差。

(3)固化成型:可將混合物注入預熱過的模具中,抽真空至無氣泡后進行固化。固化結(jié)束后自然冷卻至室溫,得到CE復合材料澆鑄體。

3 對CE力學性能的改善

CE樹脂的三維網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)使其韌性和抗沖擊性較差,同時易產(chǎn)生裂紋。二維納米粒子本身具有優(yōu)異的力學性能,其二維納米的結(jié)構(gòu)使得其粒子表面有部分活性基團。這些活性基團與CE發(fā)生反應,通過改善CE-粒子基體的界面有效地將二維納米材料的優(yōu)異力學性能傳遞給CE復合材料。CE材料的強度和韌性等力學性能,例如拉伸強度、彎曲模量、沖擊性能等可以得到明顯改善。其中,引入二維納米粒子對CE抗沖擊性能的提升最為明顯。引入的二維納米粒子與CE基體結(jié)合緊密,當裂紋在粒子與基體界面?zhèn)鞑r,二維納米顆??梢允沟昧鸭y方向發(fā)生偏轉(zhuǎn),加強了裂紋在CE中擴展過程的能量吸收,提高CE的抗沖擊性能。

高鋒等[29]使用二維石墨烯微片層改性CE樹脂。當石墨烯含量為10%時,CE的拉伸強度降低到63 MPa,拉伸彈性模量提高到3.72 GPa。與純CE相比,拉伸強度下降了13.2%,而拉伸模量提高了18.47%;彎曲強度降低到115.1 MPa,彎曲彈性模量為4.2 GPa,彎曲強度降低了8.5%,彎曲彈性模量提高了26.5%。

張夢萌[34]利用超支化聚硅氧烷接枝的氧化石墨烯(HPEGO)改性CE樹脂。結(jié)果表明,HPE-GO對CE樹脂的力學性能、介電性能和耐濕熱性能均產(chǎn)生了顯著的影響。當HPEGO的質(zhì)量含量為0.6%時,復合材料體系的沖擊強度達到16.1 kJ/m2,相當于純CE基體的1.69倍;體系的彎曲強度達到142 MPa,相當于純CE樹脂基體的1.51倍。

Cai[35]等通過在石墨烯表面接枝超支化聚硅氧烷,然后與金屬有機框架雜化制造出功能化氧化石墨烯(HBP@GO/MnF)來改性CE。研究表明,HBP的活化作用使改性粒子在CE樹脂中有良好的分散性。當HBP@GO/MnF的添加量為0.5%時,CE樹脂的彎曲強度、彎曲彈性模量、沖擊強度和斷裂韌性分別提高了60%,98%,120%,93%。

Reams等[36]制備出熱還原氧化石墨烯(TRGO),并使用超聲分散和高剪切混合方法制備混合CE樹脂材料。當TRGO的添加量為1%時,CE樹脂的斷裂韌性提高了30.8%。

顧星[33]通過將席夫堿與Mn2+接枝到氧化石墨烯表面,制備了一種新型的雜化功能體:錳席夫堿-氧化石墨烯(MSG)。然后通過MSG粒子改善CE樹脂的力學性能。當MSG質(zhì)量含量為1%時,CE/MSG材料有最大的沖擊強度,約為純CE樹脂的1.7倍。當MSG的質(zhì)量含量達到0.75%時,CE/MSG改性樹脂的彎曲彈性模量達到最大值,其為CE樹脂值的1.26倍。當MSG質(zhì)量含量為1%時,改性樹脂的彎曲強度達到峰值,約是CE樹脂的1.66倍。

丁娟[37]使用硅烷偶聯(lián)劑KH-560改性二維石墨烯的方法制備了功能化石墨烯(FGNs)來改性CE樹脂。加入3% 功能化石墨烯使得CE/FGNS納米復合材料的彎曲、沖擊強度分別為104.7 MPa和15.3 kJ/m2,和純CE樹脂的力學性能相比,分別提高20%和48%。

祝保林[31]使用二維納米菱方氮化硼粒子(RBN)改性CE樹脂基體,制得CE/RBN澆鑄體復合材料。在RBN的添加量為4%時,CE材料的沖擊強度和彎曲強度均達到最大值,相對于未加入RBN的樹脂基體分別提高了71.65%與93.6%。

李俊燕[38]以陰離子交換法組裝合成十二烷基磺酸鈉改性插層水滑石(LDHs-SDS),然后將LDHs-SDS和環(huán)氧樹脂與CE樹脂共混后固化形成CE復合材料。結(jié)果表明,當LDHs-SDS的添加量為1%時,CE材料的彎曲強度、彎曲彈性模量和沖擊強度分別比未添加納米粒子時增加13%,8%,30%。

Miao等[39]利用金剛烷(AMT)改性的氧化石墨烯來改善CE樹脂復合材料的性能。當AMT/GO加入量為1%時,CE的拉伸強度從30 MPa提高到62 MPa;斷裂伸長率從2.4%提高到4.8%。此外,拉伸彈性模量從1 400 MPa增加到1 600 MPa。添加GO/AMT后,CE樹脂的強度和韌性得到了明顯的改善。

4 對CE熱性能的影響

CE樹脂本身具有優(yōu)良的耐熱性,需要進一步改善其熱穩(wěn)定性、阻燃性、導熱性能和熱膨脹性能,以滿足在電子元器件的基板、外殼等方面的應用需求。

4.1 熱穩(wěn)定性

二維納米粒子表面和CE樹脂表面能形成化學鍵連接,使其在結(jié)構(gòu)上更加穩(wěn)定,提高CE樹脂的熱穩(wěn)定性。

顧星[33]通過將席夫堿、Mn2+接枝到GO表面,制備出錳席夫堿-氧化石墨烯(MSG)來改性CE樹脂的熱性能。當MSG的添加量為0.25%時,CE材料的初始熱分解溫度提高了15.3 ℃,最大熱分解速率所對應的溫度提高了9.2 ℃,800 ℃下的殘?zhí)柯视?6.7%提高到了40.8%。

Bershtein等[40]利用氨基功能化的二維蒙脫石(amino-MMT)納米粒子改性CE樹脂。當amino-MMT的添加量分別為0.01%,0.05%時,CE的初始降解溫度分別提高了6 ℃、10 ℃;最大熱分解溫度均由442 ℃提高到了453 ℃。

祝保林[31]使用RBN改性CE樹脂基體,制得CE/RBN澆鑄體復合材料。當RBN的添加量為2%時,CE復合材料的熱分解溫度比未添加RBN時提高了3.3%,600 ℃下的質(zhì)量保持率由51.2%提高到了60.4%。

李俊燕[38]使用LDHs-SDS來對CE/環(huán)氧材料共固化體系改性,探討LDHs-SDS對CE基納米復合材料熱性能的影響。結(jié)果表明,當LDHs-SDS的添加量為1%時,5%熱失重溫度較未添加提高了7 ℃,最大熱分解溫度提高了1 ℃,600 ℃殘?zhí)柯视晌刺砑佣S插層水滑石的43.6%提高到了45%,有效地提高了CE樹脂的高溫性能。

Miao等[39]利用金剛烷改性氧化石墨烯材料(GO/AMT)來改善CE復合材料的性能。GO/AMT材料與CE樹脂混合后,固化溫度更低,熱穩(wěn)定性更高。當CE樹脂體系中GO/AMT的質(zhì)量含量為1%時,重量損失10%時的相應溫度從428 ℃增加到442 ℃。由于GO/AMT良好的熱穩(wěn)定性,以及在CE樹脂中GO/AMT的催化作用下CE體系的交聯(lián)度增加,CE樹脂的熱穩(wěn)定性能得到提升。

4.2 阻燃性能

二維納米粒子與CE結(jié)合后,由于其不可燃燒的部分增多,減少了有害氣體釋放,提高了殘?zhí)柯?。不可燃燒部分附著在材料表面,阻絕了部分CE材料與氧氣的接觸,有效提高了CE樹脂的阻燃性能。

馮余暉[41]使用BN/CeO2材料改善CE樹脂的阻燃性能。與純樹脂相比,使用二維納米材料改性過后的復合材料的阻燃性有良好的提高。含量為2%的BN-聚多巴胺(PDA)復合材料的起始點燃時間延長了13 s,最大熱釋放速率與總熱釋放量分別降低了30.1%和15.1%。含有4% BN/CeO2的CE材料的起始點燃時間延長了23 s,煙釋放速率、最大熱釋放速率和總熱釋放量分別降低了58.1%,23.1%,44.4%;初始熱分解溫度、最大熱分解速率所對應的溫度分別提高了4.2,1.5,800 ℃下的殘?zhí)柯视?0.7%提高到了45.6%。

翟樂[42]使用表面偶聯(lián)劑改性的六方氮化硼與添加增韌劑的CE進行共混后固化。結(jié)果表明,隨著改性氮化硼含量的逐步增加,復合材料的殘?zhí)柯试谥饾u增加,而質(zhì)量損失50%溫度(T50)也隨著改性氮化硼含量的逐步增加而增加。氮化硼的添加量為8%時T50相對于純CE提高了110 ℃。這表明二維改性氮化硼納米粒子的加入使CE材料的耐熱分解性能有較大程度的提高,有效提高了CE樹脂的高溫性能。

Feng等[43]制得二氧化鈰改性氮化硼材料(BN-CeO2)并改性CE材料。結(jié)果表明,當BN-CeO2的添加量分別為2%,6%,10%時,CE材料的初始點火時間分別延長了11.8%,17.6%,50%;峰值熱釋放率分別降低為原來的63.4%,49.3%,41%。結(jié)果表明,BN-CeO2的加入顯著改善了CE樹脂的阻燃性能。

Zhang等[44]使用埃洛石/氧化石墨烯(GHNT)與CE樹脂共混,研究GHNT對CE的耐熱性、阻燃性和抑煙性的影響。結(jié)果表明GHNT質(zhì)量含量為5%時,復合材料的初始降解溫度比純CE樹脂提高了約15.1 ℃,一氧化碳平均產(chǎn)量降低為純CE樹脂的8.7%,二氧化碳平均產(chǎn)量降低為純CE樹脂的16%。

4.3 導熱和熱膨脹性能

一般的二維納米粒子本身的導熱性能要優(yōu)于CE樹脂,在向CE樹脂中引入二維納米粒子時,可以提高CE樹脂的導熱性能。同時,二維納米粒子的熱膨脹系數(shù)往往要低于CE樹脂的熱膨脹系數(shù),在制備低熱膨脹系數(shù)的材料時,根據(jù)混合定律,引入后的熱膨脹系數(shù)要優(yōu)于未引入粒子的材料。同時,二維納米粒子表面大量的化學鍵會與CE樹脂進行交聯(lián),低熱膨脹粒子對CE樹脂的膨脹起到約束作用,也會降低CE樹脂的熱膨脹系數(shù)。

高鋒等[29]使用二維石墨烯微片層改性CE樹脂。當二維石墨烯微片的添加量為10%時,CE的熱導率提高了106%;當石墨烯質(zhì)量含量為20%時,其熱膨脹系數(shù)為5.02×10-5/℃,與純CE相比,添加石墨烯微片后,熱膨脹系數(shù)降低了17.16%。

Ni等[45]利用磺化氧化石墨烯和二氧化硅包裹的磺化氧化石墨烯(SiO2@SGO)來改善CE樹脂的性能。SiO2@SGO加入量為25%時,CE材料的熱導率達到未改性CE材料的3.4倍。

Wu等[46]利用聚多巴胺對h-BN納米粒子進行表面功能化,制得多巴胺改性二維氮化硼納米粒子(DBN),然后對CE樹脂進行改性,研究其熱性能。研究表明當DBN的質(zhì)量含量為5%,10%,15%時,改性過后的CE材料的熱膨脹系數(shù)降低了11%,20%,23%。

5 對CE電磁性能的影響

CE樹脂在固化后形成對稱的三嗪環(huán)結(jié)構(gòu)是剛性的,意味著偶極子在聚合物基體中不易移動,因此介電性能優(yōu)良,具有極低的介電常數(shù)和介電損耗,且透波率高,是做透波層的絕佳材料。

在CE材料中引入少量的大比表面積的二維納米材料,可以使CE固化的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,大分子鏈的移動受到更多阻礙,進一步限制偶極子的移動,使得CE材料的介電常數(shù)進一步降低[47]。提高二維納米粒子的加入量后,CE材料內(nèi)部的導電網(wǎng)絡增多,介電損耗增加。此外,由于部分二維納米粒子具有磁性,磁滯、渦流等現(xiàn)象可增加復合材料對電磁波的磁消耗,從而增強了CE材料的吸波性能[48]。

魏坤等[49]利用有機蒙脫土(OMTT)制備了CE-環(huán)氧/有機蒙脫土(CE-EP/OMTT)復合材料,研究不同含量OMMT條件下復合材料微觀結(jié)構(gòu)和介電性能等。結(jié)果表明,隨著OMMT含量的增加,復合材料的介電常數(shù)呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢,當OMMT的質(zhì)量分數(shù)為5%時,CE-EP/OMTT復合材料100 Hz下的介電常數(shù)為3.23,介質(zhì)損耗因數(shù)為0.002 2。電氣強度達到28.2 kV/mm,相比未摻雜OMMT的基體提升了38.9%。

狄瑩瑩等[50]采用原位聚合法制備了新型石墨烯-羰基鐵CE復合材料,通過矢量網(wǎng)絡分析對復合材料微觀結(jié)構(gòu)以及電磁屏蔽性能進行研究。實驗結(jié)果表明,石墨烯材料質(zhì)量分數(shù)為5%,羰基鐵質(zhì)量分數(shù)為10%時,復合材料在X波段表現(xiàn)出優(yōu)異的電磁屏蔽效能,在11.79 GHz處達到47.6 dB的最優(yōu)屏蔽效能,較CE/石墨烯復合材料的屏蔽效能增加了430%。同時,石墨烯-羰基鐵CE復合材料對電磁波的吸收占總屏蔽效能的92%,是一種較為典型的吸收型電磁屏蔽材料。

張小寶[51]通過用環(huán)氧/碳納米管和環(huán)氧樹脂添加浸潤的二維云母紙作為中間絕緣層,制備了兩種新型三層結(jié)構(gòu)CE復合材料。當中間層厚度為60 μm時,復合材料的擊穿強度是CE材料的7.1倍,儲能密度提升了18.5倍。

Guo等[52]使用改性的二維石墨烯片層材料制備石墨烯CE復合材料。改性石墨烯的質(zhì)量添加量為3%時,所制備的復合材料在X波段表現(xiàn)出1.96 S/m的良好導電性和31.09 dB的最佳電磁干擾屏蔽效果,波吸收效率可以達到88.8%。

6 對CE摩擦性能的影響及其他

引入二維納米粒子,可改善CE樹脂的摩擦性能、抗輻照性能、耐濕熱性能等等,可促進CE樹脂在空間環(huán)境、雷達、隱身材料等方面的應用。

在CE樹脂中加入二維納米粒子,當納米填料出現(xiàn)在摩擦表面時,硬度較高的填料與樹脂基體穩(wěn)定結(jié)合,表現(xiàn)出較高耐摩擦性,改善CE樹脂的摩擦性能。同時,二維納米粒子的加入在一定程度上可以促進CE樹脂的交聯(lián)密度,粒子表面的大量官能團可以增加有機/無機界面的相容性,并有效地防止水進入復合材料的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),提高CE樹脂的抗吸濕性能。

李朋博等[53]采用溶液插層法,利用氧化石墨烯制備了CE/BMI/GO復合材料。結(jié)果表明,GO含量為0.8%時,復合材料獲得最好的韌性與耐磨性。對比基體樹脂,復合材料的摩擦系數(shù)和磨損率達到最低值,分別降低了22.5%和77.6%,有效改善了樹脂的摩擦學性能。

Lin等[54]通過溶液插層法制備了CE/氧化石墨烯片復合材料。氧化石墨烯微片的加入有效地提高了復合材料的摩擦學性能。當氧化石墨烯的質(zhì)量含量為1.0%時,CE復合材料的磨損率比純CE樹脂降低了18.1%。同時,通過掃描電鏡分析發(fā)現(xiàn),當石墨烯含量分別為0%,0.5%,1.0%,1.25%時,復合材料的摩擦機制依次發(fā)生了從疲勞磨損、犁溝磨損與磨粒磨損、輕微黏著磨損到黏著磨損和磨粒磨損的演變。

孫再強[55]利用偶聯(lián)劑接枝的石墨烯制得石墨烯改性的CE樹脂材料。在相同輻照注量下,CE材料的質(zhì)量損失率大于改性過后的石墨烯改性CE材料,當輻照注量為2.0×1016e(8.0×1015p)/cm2時,相較于未改性的CE樹脂,石墨烯改性CE材料質(zhì)量損失減少了約20%。結(jié)果表明,二維納米石墨烯材料的加入有助于增強CE樹脂的抗輻照性能。

Miao等[39]利用金剛烷(AMT)改性的氧化石墨烯來改善CE樹脂復合材料的性能。當AMT/GO加入量為1.0%時,CE的吸水率由1.6%降低為0.3%。

Chang等[56]利用氧化石墨烯來改善CE樹脂涂層在Q235鋼上的抗腐蝕能力。當腐蝕液為3.5%NaCl溶液時,GO添加量0.75%的腐蝕保護能力較純CE涂層提高了71倍,原因是GO的額外羥基可以與氰酸鹽基團反應,形成交聯(lián)結(jié)構(gòu),使CE涂層在腐蝕性介質(zhì)中更加堅固,有效地改善腐蝕保護行為。

7 結(jié)語

系統(tǒng)地梳理了近年來石墨烯及其衍生物、氮化硼、蒙脫土等幾類熱點的二維納米材料對CE材料的改性報道,重點考察了二維納米材料對CE各方面性能的影響。結(jié)論如下:

(1) 用二維納米材料改性CE樹脂的技術關鍵在于通過預處理,保證二維納米材料的加入量以及加入后與CE樹脂的均勻混合和穩(wěn)定結(jié)合。

(2) 加入二維納米材料后對CE性能的影響包括:

在一定程度內(nèi)增加二維納米粒子的引入量可以有效改善CE材料的力學性能,如拉伸強度、彎曲強度、彎曲彈性模量、沖擊強度等;可以促進CE樹脂的交聯(lián)密度,可以有效地防止水進入復合材料的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),提高CE樹脂的耐濕熱性能。

引入的二維納米粒子可以改善CE的導熱性能,并在CE/粒子的界面處形成化學鍵連接,提高CE樹脂的阻燃性能和耐燒蝕性能,降低CE樹脂的熱膨脹系數(shù)。

引入二維納米材料后,CE固化的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,使得CE材料的介電常數(shù)進一步降低。CE材料內(nèi)部的導電網(wǎng)絡增多,增加了CE材料的介電損耗,從而增強了CE材料的吸波性能。

引入二維納米粒子,當納米填料出現(xiàn)在摩擦表面時,硬度較高的納米粒子與樹脂基體穩(wěn)定結(jié)合,表現(xiàn)出較高耐摩擦性,改善CE樹脂的摩擦性能。

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聚氯乙烯(2018年5期)2018-02-18 03:30:28
石墨烯的健康路
磁性離子交換樹脂的制備及其對Cr3+的吸附
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