TUBALL™的应用

碳纳米管具有独特的特性:
100倍 强度比钢材高
1000°С 的热稳定性
100万 倍 最高长度直径比
重量比铜轻 5倍 世界最好的导体之一
2个篮球场 1g碳纳米管的表面积 相当于

鉴于碳纳米管的属性,其在各行业中成为第一种可用于提高材料性能的通用添加剂: 电化学电源 , 轮胎和其它橡胶材料 , 透明导电膜 , 聚合物复合材料

聚合物纳米复合材料

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聚合物纳米复合材料

虽然复合材料成本高,但对于必须同时要求机械属性与轻质和高负载承受能力的行业来说,该材料颇受欢迎。复合材料对当今航空航天工程、可再生能源发电、汽车业和建筑业是必不可少的。例如,新型波音787梦想飞机的机翼和机身采用的复合材料均超过50%,而宝马I3的外表面和框架采用的碳纤维增强塑料达到70%。大量使用复合材料时,决定着未来“绿色经济”的关键因素可减少复合材料产品在生产和操作过程中的CO2排放量。

聚合物复合材料

聚合物复合材料通常由塑料基板(称为基质)制成,采用高强度和高刚性填料进行强化。将不同材料组合,生成一种新材料,所得属性不同于其每一种组分。

碳纳米管行业的成就,产生了具有新理念的一代复合聚合物。将单层碳纳米管作为一种组件,其效果对于昨日来说就是一项奇迹。强度增加、重量减轻、导电性、弹性参数的改变、耐热性和其它关键的物理和机械属性有时可带来巨大的经济影响。

通过纳米管特有的优异物理和机械属性,对聚合物复合材料的性能进行改性,使我们能从根本上改变对建筑结构材料、新一代车辆和其他领域技术的看法。

今天多种聚合物被生产在全世界超过铝,铜,和所有非铁金属相结合。聚合物的众多用途需要改善各种属性,并形成使聚合物复合材料进一步发展的基础。

聚合物纳米复合材料市场

来源:透明度市场研究,2013 

纳米复合材料市场的增长率明显高于常规聚合物市场;2018年的市场容量将比2010年实现的数据高出3.5~5倍。

目前,使用碳纳米管生产的纳米复合材料所占份额不超过10%。但是,在今后5年内,用于生产纳米复合材料的碳纳米管用量将显著增加。

与2013年的指标相比,2020年碳纳米管的市场将增长7倍以上。

勒克斯研究公司:Kozarsky R.《寻找纳米技术与电子技术交叉点的利润》。2014年1月28日为IEEE编写

OCSiAl取得的结果

将0.05%TUBALL®加入环氧树脂后,CFRP板的弯曲强度增加了35%。

加入已分散TUBALL的环氧树脂。TEM图像。OCSiAl,2014年 

将0.08%TUBALL®加入聚酯树脂,可使SMC复合材料具有导电性,并适用于静电喷涂。

将0.05%TUBALL®加入聚丙烯,可使其张力模量增加50%,变形温度提高15%。

将TUBALL®作为添加剂时,可使强度、热稳定性和耐冲击性增加30%〜50%。将TUBALL®加入聚合物,可使其具有导电属性。

要达到相同效果,需要数百倍浓度的多层碳纳米管,这会使生产过程变得过于复杂,或由于预浸料粘度和相关额外成本增加,而无法用MWCNT制造产品。

采用TUBALL®的CFRP与Zyvex技术相结合

OCSiAl团队正与Zyvex Technologies公司密切合作和进行研发,旨在改善CFRP的物理和机械属性。我们的目标是通过在CFRP结构中加入少量纳米改性剂,提高其强度。

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Zyvex Tech的改性CFRP的制造工艺。

将0.05 wt%Tuball®(已采用Zyvex Kentera™添加剂进行功能化)加入碳纤维增强聚合物,可显著改善其物理和机械属性:

  • 拉伸模量提高32%
  • 弯曲强度提高35%
  • 弯曲模量提高6%
  • 抗压强度提高20%

将加入0.05 wt%Tuball®(已采用Zyvex Kentera™添加剂进行功能化)的CFRP与标准CFRP复合材料进行比较

树脂

拉伸模量

弯曲强度

弯曲模量

抗压强度

加入0.05 wt%Tuball®(已采用Zyvex Kentera™添加剂进行功能化)的CFRP

70.881 GPa

904 MPa

53.494 GPa

662 MPa

CFRP对照品

53.779 GPa

669 MPa

50.331 GPa

552 MPa

与CFRP对照品比较增长百分比

31.8%

35.1%

6.3%

19.9%

CFRP层合结构:斜纹2×2,经向3K,TR30纤维,198 gsm2碳纤维织物。EPON™828环氧树脂(38%)。

Ethacure®100LC固化剂。根据ASTM标准进行。

无需改变现有的工业用CFRP生产条件,即可得到这些一流的CFRP属性。 差示扫描量热法(DSC)结果表明,将Kentera™功能化的Tuball®引入树脂后,用于CFRP制造工艺的环氧树脂的固化动力学不会随之改变。

通过将Kentera™功能化的Tuball®碳纳米管加入CFRP环氧树脂这一简单的分散过程,可将Tuball®碳纳米管优异的机械属性引入众多工业应用。

关于TUBALL®应用于聚合物复合材料的问题均可发送给OCSiAl副总裁Levan Tatunashvili,地址 levan@ocsial.com

OCSiAl副总裁Zahar Bolshakov bolshakov.za@ocsial.com可帮助您解决TUBALL®应用于热塑性塑料的问题。

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