聚丙烯基磁性纳米复合材料制备及其微波修复特性

发布时间：2020-08-14 08:48

【摘要】：聚丙烯基磁性纳米复合材料不仅具有优异的力学性能,还具有可再生性好和修复方便等特点,被广泛应用于工业电器、汽车、医疗等方面,是当前的一个研究热点。但在磁性纳米粉体和PP树脂基体成型过程中,由于PP树脂黏度大、流动性低,导致磁性纳米粉体易团聚,分散困难,常规复合方式难以实现磁性纳米粉体在PP树脂中的纳米级均匀分散,使复合材料的综合性能受到限制,严重影响了磁性树脂基复合材料的开发应用。本文首先采用液相还原法制备出粒径100 nm以内、粒径分布均匀的Fe_(20)Ni_(80)合金纳米粉体,然后利用磁分离+萃取技术+两步共混法技术,成功制备了FeNi_p/PP热塑性磁性纳米复合材料,解决了磁性纳米粉体在树脂基体中易团聚和难以达到纳米级均匀分散的难题。复合材料中的FeNi合金纳米粉体呈单个纳米粒子均匀分散在基体中,PP分子链进入FeNi合金纳米粉体表面缺陷处,形成2~10 nm厚度的互渗界面层。2 wt%FeNi_p/PP纳米复合材料具有最佳的力学性能,拉伸强度为38 MPa,较纯PP树脂提高了23%;当粉体含量为20 wt%时,Ms值达到9.7 emu/g,FeNi_p/PP纳米复合材料在1-100 MHz频段内的屏蔽性能达到了9.8 dB。其次,初步探讨了FeNi_p/PP纳米复合材料的微波修复技术及机理。FeNi_p/PP纳米复合材料的微波损耗tan?与FeNi合金纳米粉体含量(0~20 wt%)具有独特的微波损耗逾渗特性,其逾渗区间为0-7.5 wt%。当复合材料接收到微波信号后,树脂基体熔融,同时在高速振动下熔融基体从而修复或减少复合材料内部微裂纹。微波作用最佳时间为15 min,微波处理后,复合材料微裂纹被修复,FeNi_p/PP纳米复合材料的拉伸强度能够恢复到损伤前拉伸强度的90%。最后,将GR与FeNi粉体制备成复合粉体,GR粉体经过800℃高温处理后,FeNi纳米粒子在GR表面均匀附着。GR片层对附着在其上的FeNi纳米粉体具有形貌选择性。在液相还原法合成FeNi纳米粉体的过程中加入GR,GR倾向于促进反应生成柱状晶FeNi纳米粒子,且柱状晶FeNi纳米粒子更易附着在GR的片层表面。与FeNi粉体相比,GR/FeNi复合粉体的电磁损耗以介电损耗为主,tanδ值最高达到了10。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB332;TQ325.14
【图文】：

图 2.1 FeNi 形貌示意图（a）团聚体（b）单个纳米粒子Fig 2.1 Schematic diagram of FeNi (a) Agglomerates (b) Single nanopowder多步骤分散工艺制备软磁型 FeNip/PP 纳米复合材料采用两步法来实现磁性纳米粉体在热塑性树脂 PP 基体中的均匀分采用溶液共混法将 PP 颗粒完全溶解得到低粘度的胶状液体，加入 F米粉体制备成高粉体含量的中间体（母料）；然后，母料与 PP 颗粒出造粒机熔融混炼造粒，制备成不同 FeNi 粉体含量（粉体含量分2 wt%、5 wt%、10 wt%、20 wt%）的 FeNip/PP 纳米复合材料颗粒塑机注塑制成哑铃形标准试样进行性能检测。 制备工艺路线图

图 2.1 FeNi 形貌示意图（a）团聚体（b）单个纳米粒子Fig 2.1 Schematic diagram of FeNi (a) Agglomerates (b) Single nanopowder 多步骤分散工艺制备软磁型 FeNip/PP 纳米复合材料采用两步法来实现磁性纳米粉体在热塑性树脂 PP 基体中的均匀分散采用溶液共混法将 PP 颗粒完全溶解得到低粘度的胶状液体，加入 FeN米粉体制备成高粉体含量的中间体（母料）；然后，母料与 PP 颗粒在出造粒机熔融混炼造粒，制备成不同 FeNi 粉体含量（粉体含量分别、2 wt%、5 wt%、10 wt%、20 wt%）的 FeNip/PP 纳米复合材料颗粒，塑机注塑制成哑铃形标准试样进行性能检测。.1 制备工艺路线图

图 2.3 FeNip/PP 纳米复合材料制备工艺图Fig. 2.3 Preparation process of FeNip/PP nanocomposites将 PP 颗粒在 130 ℃溶于适量二甲苯，加入 FeNi 合金纳米粉体，搅拌挥发二甲苯至稠结状态，冷却形成块状混合物。块状混合物在 70 ℃恒温干燥箱中保温至质量不再变化，最后得到 FeNip/PP 纳米复合材料母料（如图 2.4 黑色圆块），母料中 FeNi 合金纳米粉体含量设置为 30 wt%。图 2.4 FeNip/PP 纳米复合材料对照组和母料样品

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 丁建旭;廖其龙;王圣来;杨定明;王新强;;Characterization and Non-isothermal Decomposition Kinetic Analysis of PS/FeNi_3 Nanocomposites[J];结构化学;2010年10期

2 ;Thermoelectrical properties of(FeNi)_xCo_(4-x)Sb_(12) prepared by MA-SPS[J];Journal of University of Science and Technology Beijing;2008年03期

3 林开富;;用废镍触媒实验生产80％FeNi[J];四川冶金;1989年01期

4 钟麒;朱正吼;BAI Ruru;CHEN Jie;;Analysis on Interface Characteristics of FeNi_p/PP Nanocomposites[J];Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science);2019年06期

5 李肇辉,谢先德,张大同;The spatiotemporal pattern of FeNi metal melt solidification in space and the mechanism of its crystallization[J];Science in China,Ser.B;1995年04期

6 ;日本研发出完全不含稀土元素的廉价FeNi磁铁[J];中国粉体工业;2015年06期

7 Xianghua An;Dongyoon Shin;Joey D.Ocon;Jae Kwang Lee;Young-il Son;Jaeyoung Lee;;碱性介质中碳纳米管FeNi复合物上电催化析氧反应(英文)[J];催化学报;2014年06期

8 海广田;赵文秀;陈嘉树;李正华;何加亮;;Magnetoresistance Detection of Vortex Domain in a Notched FeNi Nanowire[J];Chinese Physics Letters;2018年07期

9 牛永吉;桑灿;李振瑞;陈国钧;降向东;吕键;;FeNi系坡莫合金的研究开发新进展[J];金属功能材料;2007年05期

10 ;Research on successive preparation of nano-FeNi alloy and its ethanol sol by pulsed laser ablation[J];Science in China(Series B);2004年02期

相关会议论文 前10条

1 Ming-Fong Tai;Jong-Kai Hsiao;Chung-Yi Yang;Hon-Man Liu;Yung-Chiang Lee;Hsu-Yang Wang;Shin-Tai Chen;;Labeling of Cultured Macrophages with Magnetic FeNi Alloy Nanoparticles[A];中国颗粒学会超微颗粒专业委员会第四届学术年会暨海峡两岸纳米颗粒学术研讨会论文摘要集[C];2005年

2 ;Synthesis and Performaces of Flake-Like FeNi_3 Alloy Nanoparticles[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集（第二卷）[C];2011年

3 Ming-Fong Tai;Jong-Kai Hsiao;Yi-Fong Chou;Kuo-Chih Wang;Bor-Zin La;Shin-Tai Chen;;Syntheses of Fe-Ni Magnetic Nanoparticles and Their Applications on Biologic Labeling[A];中国颗粒学会2006年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2006年

4 Huan-Chiu Ku;Ming-Fong Tai;Jong-Kai Hsiao;Yung-Chiang Lee;Hsu-Yang Wang;Jau-Shiung Fang;Shin-Tai Chen;;Fabrication of Monodispersive Fe-Ni Alloy Magnetic Nanoparticles for Biomedical Applications[A];中国颗粒学会超微颗粒专业委员会第四届学术年会暨海峡两岸纳米颗粒学术研讨会论文摘要集[C];2005年

5 井文奇;方菲;;自偏置嵌镶型复合材料Ni/PZT/FeNi的磁电性能研究[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年

6 李振;张朝平;王鸿光;;FeNi_3合金的制备及其电化学性能[A];中国化学会2008年中西部地区无机化学、化工学术交流会会议论文集[C];2008年

7 孙玉珍;温鸣;;Ru镶嵌的海胆状FeNi非晶合金纳米球的制备与性能研究[A];第十二届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2012年

8 谢先德;陈鸣;;球粒陨石中FeNi金属的扩散聚集和冲击气化熔融及分离结晶特征[A];中国矿物岩石地球化学学会第12届学术年会论文集[C];2009年

9 董书山;刘晓旭;冯海洲;刘益刚;;金刚石工具中FeNi合金替代Ni粉的应用研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

10 周贤敏;魏先文;刘小网;叶寅;;树枝状单晶FeNi_3合金的制备及磁性研究[A];中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集[C];2008年

相关博士学位论文 前3条

1 姚永林;超细FeNi合金粉热分解法制备及其吸波性能研究[D];中南大学;2014年

2 徐丽丽;碳基纳米复合材料的制备及其催化降解有机污染物的研究[D];浙江大学;2015年

3 隋文波;交换偏置薄膜各向异性的静态和动态分析方法研究[D];兰州大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 钟麒;聚丙烯基磁性纳米复合材料制备及其微波修复特性[D];南昌大学;2019年

2 朱岩岩;NiFe_2O_4/FeNi复合材料的制备及性能研究[D];安徽理工大学;2018年

3 郑颖;FeCr、FeNi合金级联碰撞的分子动力学模拟[D];华中科技大学;2017年

4 郑冰霞;NiCo-MOF、FeNi-MOF-5及其衍生磷化物的制备、表征和电解水活性的研究[D];北京化工大学;2017年

5 郭海;甲烷在Fe、FeNi表面分解的模拟计算研究[D];中国石油大学(华东);2014年

6 龙仲驰;FeNi磁温度补偿合金的研究[D];电子科技大学;2007年

7 杨旭;电沉积制备FeCo和FeNi薄膜的高频磁性研究[D];兰州大学;2010年

8 季莎;PMMA/PS/PANI@FeNi_3纳米粒子的合成及其复合材料的制备与电磁性能研究[D];北京化工大学;2016年

9 卢慧芳;纳米FeNi合金粉体的制备及其性能研究[D];南昌大学;2014年

10 吕凤军;TbDyFe-FeNi多层膜及其与光纤复合结构的制备和磁敏性能研究[D];国防科学技术大学;2004年

本文编号：2792796