采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二元醇N210和二羟甲基丙酸(DMPA)为主要反应原料, 合成出羧酸型水性聚氨酯, 并以甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)对其进行C=C封端, 然后使用该水性聚氨酯作为可聚合表面活性剂, 采用双原位细乳液法, 不同引发剂体系引发聚合, 制备出SiO2-聚甲基丙烯酸甲酯复合微球。通过TEM、FTIR和TGA等测试方法对所得产物进行了表征分析。结果表明, 使用水性聚氨酯表面活性剂(PUS)所制备的SiO2-聚甲基丙烯酸甲酯复合微球形貌, 不同于传统小分子表面活性剂所制得产物的形貌, 而且引发剂类型对SiO2-聚甲基丙烯酸甲酯复合微球形貌有较大影响。
采用乙二胺部分还原修饰氧化石墨烯(GO)获得EGO,并将其作为改性剂。以异氟尔酮二异氰酸酯、聚醚二元醇、羟基硅油(HPMS)和二羟甲基丙酸等主要原料合成含硅线性聚氨酯(HPMS/LPU),然后将其接枝在实验室自制多羟基超支化聚氨酯核(HBPU-0)上,最后与EGO反应,制备了乙二胺化GO改性的含硅超支化聚氨酯(EGO-HPMS/HBPU)。利用FTIR、Raman、XRD、XPS、TEM、AFM、SEM和TG等分别对EGO-HPMS/HBPU三元复合乳液及其胶膜的形貌和性能进行了表征,并研究了EGO和羟基硅油含量对EGO-HPMS/HBPU复合材料综合性能的影响。结果表明,当添加0.5wt% EGO且变量为HPMS时,EGO在聚氨酯基体中稳定分散,与单一改性材料相比,其协同改性复合材料EGO-4wt% HPMS/HBPU综合性质最佳,此时,其不同失重条件下热解温度的提高展示材料良好的稳定性,24 h吸水率降至5.13%,水接触角为101.3°,EGO-4wt% HPMS/HBPU的拉伸强度与断裂伸长率分别为11.18 MPa和553.2%,获得了疏水、手感光滑柔软的复合产品。
在防腐领域,环氧树脂防腐复合涂层是防止金属腐蚀的优良材料。纯环氧树脂涂层脆性大,致密性低,抗机械冲击和热冲击性差。涂层在使用过程中不可避免地会被划伤,导致涂层的损坏和破裂。此外,涂层固化过程中有机分子的缩合和交联会影响涂层致密性,导致大量微孔、微裂纹等缺陷产生。这些缺陷会成为腐蚀性离子的扩散通道,从而导致涂层失效。因此,要进一步提高环氧涂料的长期防腐性能,应克服上述缺点。
本文结合国内外相关文献,介绍了纳米粒子改性环氧树脂防腐涂层、微/纳米容器改性环氧树脂防腐涂层、生物基材料改性环氧树脂防腐涂层这3种提高环氧树脂防腐性能的策略,综述了环氧树脂防腐复合涂层改性的研究进展。最后,展望了环氧树脂防腐复合涂层未来的发展方向。
纳米粒子、微/纳米容器、生物基材料均能够显著提高环氧树脂涂层的耐蚀性能。对于纳米粒子改性的环氧树脂防腐复合涂层,纳米材料的制造成本较高;基于微/纳米容器的环氧树脂自修复环氧防腐复合涂层可以不同程度地修复受损涂层,但缓蚀剂的作用只是在一定时间内抑制腐蚀反应,并不能完全修复涂层的物理屏蔽作用,大多数装载缓蚀剂的智能微/纳米容器的制备工艺复杂且要求苛刻,难以实现大规模工业化生产;相对于石油基原料,生物基材料可生物降解、具有成本效益、毒性更低且易于加工,制备出的生物基环氧树脂涂层可以有效地用于保护金属表面免受腐蚀。但其应用存在一定的缺陷,如腰果酚基环氧树脂由于其结构柔韧性而表现出较低的玻璃化转变温度,不适合用作独立的结构和工程材料。
环氧树脂防腐复合涂层是一种优良的金属防腐材料,广泛应用于航空航天、汽车、建筑、电子设备和生物医学等领域,但其防腐能力还存在一定的缺陷,未来需要在以下几个方面进行更深入和具体的研究:(1)未来可以开发出廉价的合成方法,可以采用共价和非共价结合的方法修饰纳米材料,提高其在环氧树脂中的分散性和相容性;(2)严格选择缓蚀剂类型,合理设计微/纳米容器,提高涂层的长期自修复能力,涂层的自愈效果可以通过模拟或实际使用环境中的长期腐蚀试验来评估,充分利用一些材料的结构特性(如LDHs对Cl−的敏感性)来减少复杂的表面改性或后处理步骤。未来可以将自修复与自预警功能相结合,实现涂层自预警与自修复功能一体化;(3)未来可以通过纳米技术与生物基环氧树脂的融合,提高生物基环氧防腐涂层的性能;(4)现阶段,制备的防腐涂层性能比较单一,未来可以探索出具有多功能化的防腐复合涂层,以便应用于实际情形,例如超疏水防腐涂层,自清洁防腐涂层等。
在防腐领域,环氧树脂防腐复合涂层是防止金属腐蚀的优良材料。环氧树脂涂层在金属和腐蚀性离子之间形成了屏障,但环氧树脂在固化期间,由于机械破裂和微孔的形成,防腐效果并不持久。本文介绍了纳米粒子改性环氧树脂防腐涂层、微/纳米容器改性环氧树脂防腐涂层、生物基材料改性环氧树脂防腐涂层这3种提高环氧树脂防腐性能的策略,综述了环氧树脂防腐复合涂层改性的研究进展,并展望了环氧树脂防腐复合涂层未来的发展方向,未来应该开发出兼具智能自预警与自修复、多功能化、成本效益的绿色环氧防腐复合涂层。
石墨烯作为一种具有较高热导率的二维材料,在含能材料、电池材料、导热复合材料等领域都有重要应用。石墨烯导热的理论和实验研究有助于加强对固体导热机制的理解,可以为能源技术、电子器件热管理和散热技术的发展以及高效导热材料的设计提供参考。本文总结了石墨烯热导率的测试方法、影响因素及其应用的最新研究进展,有利于相关领域的研究人员更好的开展工作。
本文首先介绍单层石墨烯、少层和多层石墨烯以及石墨烯基复合材料热导率测试方法,包括拉曼光谱法、热桥法、激光闪射法和3ω法。然后总结石墨烯热导率的理论研究成果,介绍石墨烯本征热导率的影响因素,如尺寸、层数和缺陷等对热导率的影响。随后归纳总结石墨烯导热材料在含能材料、电池材料和改性复合材料中的应用情况。
首先,在测量单层石墨烯、少层和多层石墨烯热导率时,一般采用拉曼光谱法和热桥法。而测量石墨烯膜或石墨烯基复合材料热导率时,一般采用激光闪射法和3ω法。其次,石墨烯的导热性能可能受到多种因素的影响,如声子散射、晶格振动和杂质散射等。最后,尽管石墨烯具有优异的导热性能,能够提高含能材料燃烧速率、降低含能材料感度、提高电池系统整体散热效率和复合材料导热性能,但其与其它材料基底接触以及接触不完全时,石墨烯在接触界面上可能出现较大的热阻,会降低热传导效率。
本文介绍了石墨烯、石墨烯基复合材料热导率测试方法,以及石墨烯本征热导率影响因素,最后归纳总结了石墨烯在含能材料、电池材料以及改性导热复合材料中的应用情况。可以预料到,石墨烯导热的研究在未来可能朝着以下几个方向发展:一是继续深化石墨烯导热机制的理论研究,进一步深入研究石墨烯内部的热传导行为和散射机制,可以为材料的设计和应用提供指导;二是继续提高石墨烯的导热性能,通过结构工程、修饰等方法,使其更适用于高性能散热材料;三是开发高效、低成本和大规模的石墨烯材料制备技术,有望在含能材料、电池材料和导热复合材料等的工业化应用中创造更大经济价值。
石墨烯以其独特的结构和优异的导热性能引起研究者的广泛关注。石墨烯作为一种具有较高热导率的二维材料,在含能材料、电池材料、导热复合材料等领域都有重要应用。石墨烯导热的理论和实验研究有助于加强对固体导热机制的理解,可以为能源技术、电子器件热管理和散热技术的发展及高效导热材料的设计提供参考。近年来,有较多关于石墨烯热导率的报道,对石墨烯热导率报道进行总结有利于相关研究人员更好地开展工作。本文对石墨烯热导率的测试方法、影响因素及应用现状进行了总结。首先介绍单层石墨烯、少层和多层石墨烯及石墨烯基复合材料热导率测试方法,包括拉曼光谱法、热桥法、激光闪射法和3ω法。然后总结石墨烯热导率的理论研究成果,介绍石墨烯本征热导率的影响因素,如尺寸、层数和缺陷等对热导率的影响。随后归纳总结石墨烯导热材料在含能材料、电池材料和改性复合材料中的应用情况。最后,对石墨烯导热的研究进行了总结,提出目前石墨烯导热研究中的问题和挑战,并且对未来可能的发展方向作出展望。
石墨烯以其独特的结构和优异的导热性能引起研究者的广泛关注。石墨烯作为一种具有较高热导率的二维材料,在含能材料、电池材料、导热复合材料等领域都有重要应用。石墨烯导热的理论和实验研究有助于加强对固体导热机制的理解,可以为能源技术、电子器件热管理和散热技术的发展及高效导热材料的设计提供参考。近年来,有较多关于石墨烯热导率的报道,对石墨烯热导率报道进行总结有利于相关研究人员更好地开展工作。本文对石墨烯热导率的测试方法、影响因素及应用现状进行了总结。首先介绍单层石墨烯、少层和多层石墨烯及石墨烯基复合材料热导率测试方法,包括拉曼光谱法、热桥法、激光闪射法和3ω法。然后总结石墨烯热导率的理论研究成果,介绍石墨烯本征热导率的影响因素,如尺寸、层数和缺陷等对热导率的影响。随后归纳总结石墨烯导热材料在含能材料、电池材料和改性复合材料中的应用情况。最后,对石墨烯导热的研究进行了总结,提出目前石墨烯导热研究中的问题和挑战,并且对未来可能的发展方向作出展望。