IJPS 国际高分子科学杂志》上 1687 - 9430 1687 - 9422 Hindawi出版公司 10.1155 / 2015/305317 305317年 研究文章 热分析与热合对齐NR复合磁场 徐 金 1 他 杨ydF4y2Ba 1 杨 益气 机电工程学院 青岛科技大学 针对松路99号 青岛 266061年山东 中国 qust.edu.cn 2015年 24 12 2015年 2015年 01 09年 2015年 11 11 2015年 12 11 2015年 24 12 2015年 2015年 版权©2015斤徐,他严。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

我们得到了一致通过磁场碳管橡胶矩阵。TEM显示,菲3O4是对称的外表面涂热合。衍射峰对应于菲3O4立方晶体x射线衍射光谱也出现。复合材料的热导率增加的碳管通过填写相应的内容。如果磁场较大时间较长和方向,更可以获得复合材料的热导率。

 1。介绍

碳纳米管(碳纳米管),一种典型的一维nanocarbon材料似乎与一个无缝的纳米管结构由单层或多层石墨片卷曲,显示各种优良性能如电、热、机械、光学特性和吸引了太多的关注由于其出色的性能和显著的潜在应用在很多领域自1991年饭岛爱的观察( 1]。碳纳米管成为研究的焦点和前沿科学和工业自阿加延et al。 2)用碳纳米管增强聚合物复合材料。因此,许多学者进行了大量的研究和探索,取得了可喜的成果。然而,这些研究主要集中在树脂、塑料等复合材料。对碳纳米管增强橡胶复合材料的研究主要集中在力学、热稳定性、导电和电磁工作。研究碳纳米管填充橡胶的导热性能甚至是有限的。

橡胶是一种典型的粘弹性聚合物。其导热系数非常小(约0.2 W / (m·K)),由于声子散射造成的晶格缺陷的存在和它的链段非自由运动。然而,碳纳米管使传热成真主要通过声子的振动。因此碳纳米管的高导热系数见相关文章;据报道,碳纳米管的热导率的理论价值高达6600 W / (m·K) [ 3),与实验值也可以达到3000 W / (m·K) [ 4]。橡胶填充碳纳米管的热导率的研究近年来也取得了一些成就( 5, 6]。但我们的团队 7)发现,尽管碳纳米管拥有优秀的导热系数本身,其改善橡胶的导热能力是有限的。主要的原因是基于碳纳米管的复合材料的热性能是密切相关的分布,碳纳米管在复合材料的结构特点,微观状态和传热的规则 8- - - - - - 12]。

取向分布和不同的现状有一个明显的影响形成导热网链结构,碳纳米管,特殊的导热材料,具有一维结构的特殊性,与其他导热填料相比,这必然会带来更大的影响复合材料的导热性能。Marconnet et al。 13]发现环氧树脂复合材料的热导率充满了东方的17%碳纳米管增加了18%。公园等。 14面向)发现,如果碳纳米管在环氧树脂的机械方法,复合材料的热导率上升到100 W / (m·K),相比之下,与任意安排碳纳米管环氧树脂复合材料在室温下,它拥有一个导热55 W / (m·K)。阿布达拉et al。 15]使碳纳米管排列在磁场中,发现树脂树脂复合材料的热导率沿碳纳米管取向的方向是更大的比垂直方向。Haggenmueller et al。 16]研究了聚乙烯复合材料填充碳纳米管的热导率,发现热导率明显增加的方向系数的增加轴向方向。

在这篇文章中,磁性纳米铁的形成3O4碳纳米管报告首先,这是由热液过程中,微碳纳米管为载体。和微观结构分析、磁性的铁3O4碳纳米管,铁的同质性3O4在碳纳米管表面。然后,碳纳米管是在橡胶性质一致采用的方法解决混合在一个磁场 17),在室温下,橡胶交联。然后提出了NR聚合物复合材料;随着碳纳米管的微观结构研究对齐在自然橡胶和磁场强度之间的关系,定位时间,自然橡胶复合材料的热导率。

 2。实验 2.1。材料

材料如下:自然橡胶(61.5)的总固体含量;微碳纳米管(直径:20 - 40海里;长度:5 - 15 μm;比表面积:90 - 1202/ g;深圳市纳米港有限公司有限公司);十二烷基硫酸钠(SDS);FeCl3h·62O;FeSO4h·72O;甲苯;乙基黄原酸钾;二乙基二硫代氨基甲酸锌(ZDC);其他橡胶固化助剂。

 2.2。制造的铁<子> 3 < /订阅> O <子> 4 < /订阅>碳纳米管

碳管的预处理:在实验中使用的碳纳米管是由化学气相沉积(CVD);nanocarbon材料可以获得的混合物,其中包含大量的催化剂颗粒,无定形碳,nanocarbon颗粒和其他杂质。这些杂质严重影响碳纳米管的性能,限制了碳纳米管的应用。因此,原始碳纳米管需要纯化。此外,由于碳纳米管的表面光滑,没有保税或共价碳纳米管之间的相互作用和铁3O4。所以很有必要使碳纳米管表面有足够的费用组。现在,10 g原始碳纳米管500毫升的浓硫酸和硝酸的混合物(体积比1:1)的添加,并纯化6 h 60°C下超声处理,然后过滤和去离子水清洗一遍又一遍,直到中立。然后在真空下干燥80°C。

CNTs-Fe制备磁性纳米复合材料3O4( 16):0.004摩尔FeCl3h·62O和0.002摩尔FeSO4h·72O加入去离子水400毫升,1 g的纯化碳纳米管,然后在室温下通过超声波分散0.5 h。首先,混合溶液搅拌在氮气保护下在50°C 0.5 h。其次,6 mol / L氢氧化钠溶液添加到调整混合溶液的PH值是碱性在65°C。在反应1 h, 0.25 g十二烷基硫酸钠(SDS)被添加到混合溶液在85°C。最后,混合溶液冷却到室温下搅拌,然后过滤泥沙。中性的沉积物被去离子水。菲3O4纳米磁性复合材料是使用磁铁分离出来,在真空干燥箱干燥,然后地面。

 2.3。制造的铁<子> 3 < /订阅> O <子> 4 < /订阅>碳纳米管/ NR复合材料

NR复合材料用于实验的配方如表所示 1。NR在甲苯溶液溶解,搅拌和分散1 h。与此同时,菲3O4/ MWNTs甲苯溶液中分散使用超声波分散机1 h。为了获得混合的混合物,我们以上两种溶液混合2 h。橡胶添加剂的混合解决方案添加到混合溶液的NR和铁3O4/ MWNTs。然后我们把混合物放在培养皿和移除泡沫在真空条件下为0.5 h。把菜放在磁场中某段时间让菲3O4/ MWNTs定位(图 1)。

公式的铁3O4碳纳米管/ NR复合材料。

原材料 质量分数phr / g
NR One hundred.
年代 3
氧化锌 3
ZDC 1
SA 2
理查德·道金斯 1
乙基黄原酸钾 1
菲3O4碳纳米管 变量

在NR MWNTs磁场的取向。

 3所示。结果与讨论 3.1。TEM分析Fe <子> 3 < /订阅> O <子> 4 < /订阅> / MWNTs复合粒子

图 2O-MWNTs最佳酸化条件下,铁吗3O4由化学共沉淀/ MWNTs nanomagnetic复合粒子。图 2(一个)表明MWNTs被剪短,结束帽开放,而MWNTs的表面成为生成非晶碳在他们准备和清洁nanocarbon颗粒和其他杂质被清除后酸治疗。这些变化为菲提供了骨架3O4。TEM照片显示MWNTs被铁涂层3O4磁性粒子。显然,大量的黑色粒子的尺寸大约20 nm对称MWNTs的外表面涂层。在准备和清洗过程中,铁3O4MWNTs仍相对均匀地吸附在粒子表面没有下降在相对较长时间的超声振荡和混合治疗。这表明一个负电荷被纯化MWNTs表面产生,所以一定程度的静电吸引铁3O4粒子MWNTs牢牢地吸附在表面上。

TEM图像O-MWNTs和铁3O4O-MWNTs / MWNTs: (a)和(b)菲3O4/ MWNTs。

 3.2。x射线衍射光谱MWNTs涂布的铁<子> 3 < /订阅> O <子> 4 < /订阅>

图 3表明O-MWNTs混酸处理(a)和MWNTs涂上了铁3O4。典型的布拉格峰出现在2 θ在曲线(a) = 26.018°,也出现在曲线(b)在同一位置。但其强度明显小于O-MWNTs曲线的削弱作用。对比JCPDS卡片(88 - 315)在30.258°,35.519°,43.213°,53.517°,57.101°,62.770°,衍射峰对应于菲3O4立方晶体(220)、(311)、(400)、(422)、(511)和(440),六个水晶的面孔。

x射线衍射光谱O-MWNTs和铁3O4/ MWNTs。

 3.3。磁场有限元分析<子> 3 < /订阅> O <子> 4 < /订阅> / MWNTs

左边的图的照片 4表明,磁性纳米铁粒子3O4/ MWNTs被添加到水超声振动和均匀分布。然后正确的图的照片 4是把混合得到的解决方案在一个磁场。它是发现,铁3O4/ MWNTs复合粒子迅速解决向烧杯墙的一边,这表明MWNTs涂上了铁3O4提高磁本身。

菲的照片3O4/ MWNTs磁场。

 3.4。SEM分析NR复合材料充满对齐铁<子> 3 < /订阅> O <子> < /订阅> / MWNTs

从图可以看出 5,接触铁的概率3O4和MWNTs增加粒子填充分数的增加和促进一个更完美的热网络链。菲3O4粒子相互接触表面的碳管作为MWNTs之间的一座桥梁。越长时间取向或磁场强度越大,铁的取向程度越大3O4/ MWNTs可以获得。粒子排列在平行取向方向减少热阻。复合材料的热导率增加而定向时间和磁场强度(图 5)。

NR复合材料的扫描电镜图像:0 B 0 h (a) 6%;1 b 0 h (b) 10%;(c) 10% 1 B 2.5 h;(d) 10% 2 B 2.5 h。

 3.5。NR复合材料的热性能分析充满了铁<子> 3 < /订阅> O <子> 4 < /订阅> / MWNTs

铁的取向程度3O4在NR / MWNTs矩阵增加,这可能会导致NR复合材料的各向异性以及磁场的方向。NR复合材料获得更高的热导率和增长率在强磁场取向方向( B1= 400吨 B2= 600吨)。强磁场的作品是铁上完成的3O4/ MWNTs,归因于NR复合材料的各向异性程度高(图 6)。

定位时间和磁场强度对热导的影响复合(体积分数= 6%,报80°C测试温度)。

我们得到的导热系数曲线NR复合材料在不同磁场强度为1.5小时。随着铁的增加3O4/ MWNTs填充分数,NR复合材料的热导率的增加逐渐和强磁场( B2对提高导热系数)有更大的影响。复合材料的热导率是更好的 B2因为更高的取向程度的铁3O4/ MWNTs(图 7)。

铁的体积分数对导热系数的影响3O4/ MWNTs / NR复合材料(在80°C测试温度)。

 4所示。结论

TEM显示,菲3O4均匀涂在MWNTs的外表面。衍射峰对应于菲3O4立方晶体x射线衍射光谱也出现。

在没有磁场的情况下,复合材料的热导率不同的铁3O4/ MWNTs内容增加,随后与测试温度。随着填料量的增加,传热网络链的形成变得越来越完美,属性复合材料有更高的热导率。

复合材料的热导率增加碳管填充适当的修改。如果磁场较大时间较长和方向,复合材料的热导率更大。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

 确认

支持这项工作由中国国家自然科学基金(没有。51276091)和山东省科技部门,中国(没有。2014 zzcx01503)。

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