纳米碳化硅粉体在复合高分子材料中的应用

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1、开尔纳米产品应用论文（周报）论文名称纳米碳化硅粉体在复合高分子材料中的应用一、本期推介粉体：例如：纳米碳化硅粉体1、主要技术指标（与本论文相关联的指标）：SiC具有α和β两种晶型。β-Sic的晶体结构是立方晶系，Si和C分别组成面心立方晶格，Si—C的原子间距为0.1888nm，α-SiC存在着4H、15R和6H等100余种多型体，其中，6H多型体在工业上应用最为广泛。在6H-SiC中，Si与C交替成层状堆积，Si层间或C层间的距离为0.25nm，Si-C的原子间距约为0.19nm。   在SiC的两种晶型之间存在一定

2、的热稳定性关系。温度低于1600℃时，SiC以β-SiC存在；温度高于1600℃时，β-SiC通过再结晶缓慢转变成α-SiC的各种型体（4H、6H和15R等）。4H-SiC在2000℃左右容易生成；而15R和6H多型体均需在2100℃以上才能生成，但15R的热稳定性比6H多型体差，对于6H-SiC,即使温度超过2200℃也非常稳定。2、本期重点推介的性能（关键词、句）：纳米碳化硅粉体纳米碳化物二、产品应用的主要内容（使用方法、简易流程等）：1、主要原理（机理）叙述：本产品纯度高、粒径小、分布均匀，比表面积大、高表面活性

3、，松装密度低，具有极好的力学、热学、电学和化学性能，如下：1、硬度高，弹性模量大，具有良好的自润滑性，是首先的材料耐磨添加剂；2、热胀系数低，导热系数高，同时具有很好的吸波特性；3、SiC是第三代半导体材料的核心之一，具有很多优点，如带隙宽、热导率高、电子饱和漂移速率大、化学稳定性好等，非常适于制作高温、高频、抗辐射、大功率和高密度集成的电子器件；4、化学稳定性高，纯的SiC不会被HC1、HNO3、H2SO4和HF等酸溶液以及NaOH等碱溶液所侵蚀，但在空气中加热时会发生氧化反应。2、使用工艺、过程描述：2.1SiC填

4、充改性高分子复合材料用无机物质填充改性有机高分子材料所制备的聚合物基复合材料是一类新型材料，在性能（如耐磨性）提高的同时，还表现出一些新的性能（如吸波性能）。特别是对纳米无机填料改性高分子材料所制备的复合材料而言，在填料和基体之间形成了松散材料体积分数更大的界面层，所以在填料含量非常低的条件下就可以对材料的性能产生很大影响。这种特性尤其有利于提高热固性树脂基复合材料的耐磨性。   纪秋龙等用纳米SiC对环氧树脂进行了填充改性并对改性后复合材料的摩擦学性能进行了研究。由于纳米SiC与环氧树脂之间相容性较差，他们先对纳米S

5、iC进行了表面大分子接枝预处理，在其表面引人聚丙烯酞胺，一方面改善了纳米SiC在环氧树脂基体中的分散性；另一方面也通过引人的酞胺基团与环氧树脂反应，通过化学键紧密联结起来，从而更有效地发挥纳米SiC的作用。结果表明，经纳米SiC填充的复合材料的耐磨性比未改性的环氧树脂提高了近4倍，摩擦系数降低了36％。Nathanielchishohn等系统地研究了不同含量（1.5％~3.0％，质量分数，下同）的纳米SiC填充环氧树脂后树脂性能的变化，结果发现，经1.5％的纳米SiC填充改性后，树脂的力学性能比纯树脂的有明显提高，拉伸

6、模量提高了44.9％，拉伸强度提高了15.8％。   还有人将粒径为10nm和30nm的微晶SiC掺人聚乙烯基咔唑和香豆素的共混物中，并测量了得到的复合材料的线性电致发光效应。在掺人了纳米微晶SiC后，无论在静态区域还是在光引发区域，测定线性电致发光效应系数的响应都明显增大。但相对于静态区域而言，光引发区域的线性电致发光效应系数要更大一些。在这种客体一主体材料中，纳米微晶SiC与其周围聚合物之间的界面层在电致发光效应中起主导作用。虽然估算出来的线性电致发光效应系数比已知的无机电致发光晶体低，但是在复合材料的均一区域上所

7、得到的测量值却大得多。   李家俊等研究了SiC纤维体积含量小于2％的环氧树脂/碳化硅纤维复合吸波材料不同排布的吸波性能。结果表明，碳化硅纤维吸波性能与纤维的排布间距和纤维含量密切相关；正交排布试样的吸波效果总体上优于平行排布试样；在频率大于8GHz、SiC纤维的间距为4mm如和SiC纤维含量为1600根／束时的正交排布方式下获得了-10dB以下的反射衰减。   K.Kueseng和K.I.Jacoi先将纳米SiC分散在天然橡胶（NR）的聚合物溶液中，然后用蒸发干燥的方法除去溶剂、最终制得了橡胶纳米复合材料。研究发现,

8、SiC含量为1.5％的橡胶试样的断裂应变比硫化后的纯橡胶试样减少了20%；试样的初始模量随着SiC含量的增加而增大，在SiC含量为1.5％时达到最大值。1.5％的SiC填充改性的NR的初始模量为1.44MPa极限强度为9MPa，断裂伸长率为64.8％。而另有报道说40％的碳黑填充改性的NR的初始模量为1.6MPa;极限强度为10.