石墨烯-PVC納米復合材料的制備與結構性能研究.pdf

1、近年來，石墨烯因優異的力學、熱學及其電學性能而成為材料領域研究的熱點。目前，制備石墨烯/聚合物納米復合材料的方法主要以下有三種：熔融復合法、原位聚合法和溶液復合法。工業上常采用熔融復合法制備石墨烯/聚合物納米復合材料，但是由于石墨烯難分散的問題，其在聚合物工業化領域的應用依然受限。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，但在某些領域的應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，同時進一

2、步提高PVC的性能，本論文將石墨烯/PVC納米復合材料作為研究對象，對其制備、結構性能及工業可行性進行了研究。研究的主要內容及結論如下：
　　采用Hummers法，并對其進行超聲分散的方法制備出氧化石墨烯，然后采用水合肼進行還原。結果表明，石墨被氧化，并且成功引入大量含氧官能團；本實驗制得的氧化石墨烯層間距較大，更易剝離；水合肼能對氧化石墨烯有效還原。
　　通過乳液共凝聚的方法制備了預分散的石墨烯/羧基丁腈橡膠納米復合材料，

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膠乳質量比對共凝聚過程的影響規律。結果表明：在pH值為2~10時，XNBR乳液和石墨烯的水相分散液的Zeta電位均為負值，不加凝聚劑無法使兩種粒子凝聚；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，當攪拌速率達到300r/m

4、in時，形成粒徑較小且均勻的共凝聚粒子。同時發現，調節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合材料作為母粒，與PVC通過熔融復合制備出石墨烯/PVC納米復合材料，并研究了石墨烯含量對石墨烯/PVC納米復合材料拉伸強度、硬度、電性能和熱穩定性能的影響，結果表明：相比于直接熔融復合法，石墨烯/PVC納米復合材料的機械性能、熱性能以及導電性均明顯提高。石墨烯含量為0.05％時，石墨烯片層在PVC中充分分散