炭黑在形状记忆聚合物复合材料中的应用研究进展.pptx
炭黑在形状记忆聚合物复合材料中的应用研究进展汇报人:2024-01-28
引言炭黑的基本性质与表征形状记忆聚合物复合材料概述炭黑在形状记忆聚合物复合材料中的应用炭黑对形状记忆聚合物复合材料性能的影响机制研究展望与未来发展方向目录
01引言
形状记忆聚合物(SMP)作为一种智能材料,在航空航天、生物医学、智能纺织等领域具有广泛应用前景。炭黑作为一种常见的纳米填料,具有优异的力学、电学和热学性能,可显著提高聚合物的综合性能。将炭黑引入到形状记忆聚合物中,有望解决SMP在实际应用中面临的力学性能不足、导电性差等问题,推动SMP的进一步应用。研究背景与意义
国内外学者在炭黑/SMP复合材料方面开展了大量研究工作,主要集中在复合材料的制备、性能表征和机理研究等方面。研究表明,炭黑的加入可以显著提高SMP的力学性能、导电性能和形状记忆性能,但过多的炭黑会导致复合材料脆性增加、加工性能变差等问题。未来研究趋势将集中在优化炭黑/SMP复合材料的制备工艺、提高复合材料的综合性能以及拓展其在智能器件、传感器等领域的应用。国内外研究现状及发展趋势
本研究旨在通过系统研究炭黑/SMP复合材料的制备工艺、力学性能、导电性能和形状记忆性能,揭示炭黑对SMP性能的影响规律及机理。具体内容包括:(1)研究不同种类、粒径和含量的炭黑对SMP性能的影响;(2)探讨炭黑在SMP中的分散状态及其对性能的影响;(3)研究炭黑/SMP复合材料的形状记忆性能和导电性能;(4)分析炭黑对SMP性能影响的机理。本研究的目的和内容
02炭黑的基本性质与表征
炭黑是一种由烃类化合物经不完全燃烧或热裂解生成的黑色粉末状物质,主要由碳元素组成。定义根据生产方法和用途的不同,炭黑可分为多种类型,如槽法炭黑、炉法炭黑、热裂法炭黑等。分类炭黑的定义与分类
炭黑具有优异的吸附性、分散性和着色性,能显著提高材料的力学性能、电学性能和耐候性。炭黑表面含有多种官能团,如羧基、酚羟基等,使其具有一定的化学反应活性,能与多种物质发生化学反应。炭黑的物理和化学性质化学性质物理性质
粒径分析比表面积测定化学分析电性能测试炭黑的表征方法通过激光粒度分析仪等设备对炭黑的粒径进行测定,以了解其分散性和比表面积等性质。通过元素分析、红外光谱等手段对炭黑的化学组成和表面官能团进行定性和定量分析。采用BET法等方法测定炭黑的比表面积,以评估其吸附性能和反应活性。利用电阻率计等设备对炭黑的导电性能进行测试,以评估其在复合材料中的导电效果。
03形状记忆聚合物复合材料概述
定义形状记忆聚合物(ShapeMemoryPolymer,SMP)是一种能够在外界刺激(如热、光、电、磁等)下发生形变并在适当条件下恢复原始形状的智能高分子材料。分类根据形状记忆效应的不同,形状记忆聚合物可分为热致型、光致型、电致型和磁致型等。其中,热致型形状记忆聚合物是研究最为广泛的一类。形状记忆聚合物的定义与分类
将形状记忆聚合物与其他功能材料在高温下熔融共混,通过冷却固化制备复合材料。熔融共混法将形状记忆聚合物溶解在适当溶剂中,加入其他功能材料后搅拌均匀,通过去除溶剂制备复合材料。溶液共混法在形状记忆聚合物的合成过程中,加入其他功能材料并使其均匀分散在聚合物基体中,通过聚合反应制备复合材料。原位聚合法形状记忆聚合物复合材料的制备工艺
复合材料能够在外界刺激下发生形变并在适当条件下恢复原始形状,具有优异的形状记忆效应。形状记忆效应力学性能热稳定性功能性通过与其他功能材料的复合,可以显著提高形状记忆聚合物的力学性能,如强度、模量和韧性等。复合材料具有良好的热稳定性,能够在较宽的温度范围内保持形状记忆效应和力学性能。根据所添加的功能材料不同,复合材料可以具备导电、导热、电磁屏蔽、生物相容性等多种功能特性。形状记忆聚合物复合材料的性能特点
04炭黑在形状记忆聚合物复合材料中的应用
123炭黑作为增强填料,可以有效提高形状记忆聚合物的形状回复率,使其具有更优异的形状记忆性能。提高形状回复率炭黑的加入可以提高形状记忆聚合物的形状固定性,使其在受到外力作用时能够保持更好的形状稳定性。改善形状固定性炭黑能够增强形状记忆聚合物的可逆变形能力,使其在多次形状记忆循环中保持良好的性能。增强可逆变形能力增强形状记忆效应
03改善耐磨性炭黑能够降低形状记忆聚合物的摩擦系数,提高其耐磨性,使其在摩擦或磨损环境下具有更长的使用寿命。01增强拉伸强度炭黑作为增强相,可以有效提高形状记忆聚合物的拉伸强度,使其具有更高的承载能力。02提高韧性炭黑的加入可以改善形状记忆聚合物的韧性,使其在受到冲击或弯曲时能够吸收更多的能量而不易断裂。提高力学性能
改善电学性能提高导电性炭黑是一种优良的导电材料,将其加入形状记忆聚合物中可以显著提高复合材料的导电性能,使其具有更好的抗静电能力和电