石墨烯-PVC納米復(fù)合材料的制備與結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、近年來(lái)，石墨烯因優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)及其電學(xué)性能而成為材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。目前，制備石墨烯/聚合物納米復(fù)合材料的方法主要以下有三種：熔融復(fù)合法、原位聚合法和溶液復(fù)合法。工業(yè)上常采用熔融復(fù)合法制備石墨烯/聚合物納米復(fù)合材料，但是由于石墨烯難分散的問題，其在聚合物工業(yè)化領(lǐng)域的應(yīng)用依然受限。作為世界通用的五大合成樹脂之一的聚氯乙烯（PVC），用途非常廣泛，但在某些領(lǐng)域的應(yīng)用其性能還顯得有些不足。因此，為了解決石墨烯在聚合物中難分散的問題，同時(shí)進(jìn)一

2、步提高PVC的性能，本論文將石墨烯/PVC納米復(fù)合材料作為研究對(duì)象，對(duì)其制備、結(jié)構(gòu)性能及工業(yè)可行性進(jìn)行了研究。研究的主要內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　采用Hummers法，并對(duì)其進(jìn)行超聲分散的方法制備出氧化石墨烯，然后采用水合肼進(jìn)行還原。結(jié)果表明，石墨被氧化，并且成功引入大量含氧官能團(tuán)；本實(shí)驗(yàn)制得的氧化石墨烯層間距較大，更易剝離；水合肼能對(duì)氧化石墨烯有效還原。
　　通過乳液共凝聚的方法制備了預(yù)分散的石墨烯/羧基丁腈橡膠納米復(fù)合材料，

3、采用透射電鏡表征了石墨烯在XNBR中的分散性，研究了pH值對(duì)XNBR乳液和石墨烯的水相分散液 Zeta電位的影響，凝聚劑種類，凝聚溫度、攪拌速率以及石墨烯和XNBR膠乳質(zhì)量比對(duì)共凝聚過程的影響規(guī)律。結(jié)果表明：在pH值為2~10時(shí)，XNBR乳液和石墨烯的水相分散液的Zeta電位均為負(fù)值，不加凝聚劑無(wú)法使兩種粒子凝聚；CaCl2和Al2(SO4)3具有較好的共凝聚效果；隨著攪拌速率的提高，共凝聚粒子的粒徑逐漸變小，當(dāng)攪拌速率達(dá)到300r/m

4、in時(shí)，形成粒徑較小且均勻的共凝聚粒子。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)溫度可控制共凝聚粒子的粒徑大小。
　　將上述石墨烯/羧基丁腈橡膠納米復(fù)合材料作為母粒，與PVC通過熔融復(fù)合制備出石墨烯/PVC納米復(fù)合材料，并研究了石墨烯含量對(duì)石墨烯/PVC納米復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度、硬度、電性能和熱穩(wěn)定性能的影響，結(jié)果表明：相比于直接熔融復(fù)合法，石墨烯/PVC納米復(fù)合材料的機(jī)械性能、熱性能以及導(dǎo)電性均明顯提高。石墨烯含量為0.05％時(shí)，石墨烯片層在PVC中充分分散