石墨烯/聚丙烯纳米复合材料性能的研究

采用水合肼还原氧化石墨烯(GO)制备石墨烯(GE),通过熔融共混法制备GE/聚丙烯(PP)纳米复合材料,研究了GE的用量对PP结晶性能、力学性能以及热稳定性的影响。结果表明:GE能在PP基体中良好地分散。添加2.0份GE时,与纯的PP相比,纳米复合材料的结晶温度提高2.9℃,拉伸强度提高13.4 MPa,最大热分解温度上升了48.9℃。     

离子液体改性石墨烯对PP性能的影响

采用离子液体对氧化石墨烯(GO)进行改性,然后经水合肼还原制备离子液体改性石墨烯(m-GE),通过熔融共混法制备了m-GE/聚丙烯(m-GE/PP)复合材料。研究了m-GE的分散性及m-GE对m-GE/PP复合材料的结晶性能、拉伸性能、热稳定性和导热性能的影响。结果表明:与GE/PP相比,m-GE在PP中的分散性得到了改善;m-GE/PP复合材料的导热性能和断裂伸长率都有所提高,而结晶性能、拉伸强度和热稳定性变化不大。     

氧化石墨烯的功能化改性及其对聚丙烯非等温结晶行为的影响

通过十八烷基异氰酸酯对氧化石墨烯(GO)进行功能化改性,成功制备了烷基化改性石墨烯(iGO)。通过溶液共混的方式制备了氧化石墨烯/聚丙烯(GO/PP)复合材料和功能化氧化石墨烯/聚丙烯(iGO/PP)复合材料,利用差示扫描量热仪(DSC)分析了iGO/PP和GO/PP复合材料的非等温结晶动力学。结果表明,与GO相比,iGO和PP基体有更好的相容性。采用Ozawa模型和Mo模型均可以很好地描述GO/PP及iGO/PP复合材料的非等温结晶过程。     

石墨烯/聚丙烯复合材料的等温结晶动力学研究

采用差示扫描量热仪(DSC)研究了石墨烯(RGO)/聚丙烯(PP)复合材料的等温结晶行为。结果表明:对于纯PP和RGO/PP复合材料,结晶温度(Tc)的提高将导致结晶速率(G1/2)变慢、绝对结晶度(Xc)提高;PP和RGO/PP复合材料的等温结晶在相当大的范围内符合Avrami方程;同纯PP相比,RGO/PP复合材料的G1/2相对增加,而结晶活化能相对减小,这意味着RGO对PP起到了外加成核剂的作用,促进了PP的结晶。     

PP/POE/石墨烯纳米复合材料的结构及性能研究

通过熔融混合法,将热还原氧化石墨/PP-g-MA母料添加到非极性聚烯烃共混物PP/POE中,制备得到石墨烯以很少片层堆积在非极性聚烯烃共混物中的纳米复合材料。X射线衍射和透射电镜分析表明热还原氧化石墨在PP/POE中分散较好。因而热还原氧化石墨对体系的结晶具有较好的成核作用,同时赋予其良好的电学性能,导电逾渗阈值为1.5%。此外,复合体系的热稳定性能显著提高。     

PP/GO发泡复合材料的性能研究

在二次开模注塑成型条件下制备了聚丙烯/氧化石墨烯(PP/GO)发泡复合材料,研究了GO用量对PP微发泡复合材料力学性能、结晶性能和发泡行为的影响。结果表明:GO加入PP发泡复合材料中,能够明显改善PP复合材料泡孔结构,提高其发泡质量;当GO用量为3份时,PP/GO发泡复合材料的发泡性能相对最好,其泡孔直径为24.8μm,泡孔密度2.5×10~8个/cm~3。     

石墨烯掺杂聚丙烯复合材料的制备、性能及应用研究进展

综述了石墨烯及其掺杂聚丙烯(PP)复合材料的常见制备方法。机械剥离法制备效率低,适合实验室发现性制备;化学气相沉积法对设备要求苛刻、成本高,只适合实验室制备或特殊条件使用的定向制备;化学剥离法和碳纳米管剖开法不适合大规模工业化生产;氧化石墨烯还原法是工业化生产石墨烯的最有效方法;熔融共混法有望成为PP/石墨烯复合材料的工业化制备方法。简要说明了工业化生产PP/石墨烯复合材料的力学、电学、热学性能及其应用领域,最后,展望了PP/石墨烯复合材料的发展前景。     

聚丙烯/石墨烯纳米复合材料的非等温结晶动力学研究

通过液相共混法制备了聚丙烯/石墨烯(PP/RGO)纳米复合材料,利用差示扫描量热仪(DSC)探讨了非等温条件下的PP/RGO复合材料的结晶动力学。结果表明:快速冷却以及引入RGO均能促进复合材料的结晶;RGO的加入同时提高了复合材料中PP的结晶速率和绝对结晶度,并降低了PP的结晶活化能,这说明RGO起到了成核剂的作用,促进了PP的结晶;另外,采用Ozawa法和莫志深(Mo)法修正的Avrami方程均可较好地描述纯PP和PP/RGO的非等温结晶过程。     

聚丙烯/氧化石墨烯(PP/GO)复合材料的制备及性能

通过原位聚合法制备了聚丙烯/氧化石墨烯(PP/GO)复合材料,并以此为母料与聚丙烯溶液共混,制备了不同氧化石墨烯含量的PP/GO复合材料,研究了GO对复合材料力学性能、电性能及热性能的影响。力学性能测试发现,石墨烯能显著提高复合材料的刚性,同时,使其韧性降低。当GO的含量为2. 5%时,复合材料的弹性模量和拉伸强度分别提高了700%和82%,而断裂伸长率降低了93%。电性能测试结果发现,PP/GO的渗流阈值为1. 5%,在此含量条件下,复合材料的电导能达到10-2S/m,与PP相比,提高了11个数量级;同时,PP/GO的快速降解温度也提高了250℃。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯/石墨烯纳米复合材料结晶行为研究

利用原位聚合法制备了不同石墨烯含量的聚对苯二甲酸乙二醇酯/石墨烯(PET/GE)纳米复合材料,利用X射线衍射研究PET/GE复合体系的微观结构,表明GE的加入没有改变PET的晶型结构,随着GE添加量增加,晶面间距、微晶尺寸呈现逐渐减小趋势。利用修正Avrami方程研究PET/GE纳米复合体系的非等温结晶动力学,发现纳米复合体系的半结晶时间t_(1/2)缩短,GE对PET有明显的异相成核作用。     

PP/POE/石墨烯复合材料的等温结晶动力学研究

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了热还原氧化石墨烯(TRG)对聚丙烯/乙烯-辛烯无规共聚物(PP/POE)等温结晶的影响,并用Avrami方程分析了PP/POE和加入石墨烯的PP/POE/TRG两个体系的结晶动力学。结果表明,Avrami指数n在这两个体系中的数值接近,在结晶温度升高时两个体系的半结晶时间会相应增大,其中PP/POE/TRG复合体系的半结晶时间比PP/POE明显减小,结晶速率更大,表明加入的石墨烯具有较好的异相成核作用。此外,PP/POE/TRG复合体系中PP的相对结晶度比在PP/POE中增大,结晶温度对PP/POE/TRG复合体系熔融温度的影响较小。     

功能化还原氧化石墨烯/天然橡胶导热复合材料的性能研究

采用2-巯基苯并咪唑(防老剂MB,以下简称MB)对氧化石墨烯(GO)进行还原及功能化,同时与采用抗坏血酸(VC)对GO进行还原对比,分别制得MB还原氧化石墨烯(rGO-MB)和VC还原氧化石墨烯(rGO-VC),并采用胶乳共混法制备rGO-MB/NR和rGO-VC/NR复合材料,对其性能进行研究。结果表明:MB成功还原了GO,MB接枝到了GO上;与rGO-VC/NR复合材料相比,rGO-MB/NR复合材料具有较低的Payne效应和较高的结合胶含量,拉伸强度和导热性能均明显提高。     

石墨烯对全同聚1-丁烯结晶性能的影响

通过溶解-絮凝法制备了全同聚1-丁烯(1-iPB)/石墨烯(GE)复合材料,采用差示扫描量热仪研究了纯1-iPB和1-iPB/GE复合材料的结晶性能,使用偏光显微镜观察了其等速率降温结晶和等温结晶情况。结果表明:GE起到了异相成核剂的作用,GE使1-iPB的结晶温度明显提高,从纯1-iPB的67.7℃提高到77.3℃,结晶半峰宽变窄;等速率降温结晶时,1-iPB/GE复合材料出现晶体的温度高于纯1-iPB,GE提高了基体的结晶温度;85℃等温结晶时,1-iPB/GE复合材料晶体长满整个视野的时间低于纯1-iPB,结晶速率明显比纯1-iPB快,且晶粒数目多,粒径小。     

石墨烯/PVC原位聚合树脂的开发

介绍了石墨烯的制备工艺与改性方法、石墨烯/聚合物复合材料的制备工艺。制备了氧化还原石墨烯/PVC原位聚合树脂,发现其耐热性能、热稳定时间(刚果红法)得到改善;改性的氧化还原石墨烯可明显提高PVC树脂的冲击强度和断裂伸长率,但拉伸强度略微降低,而未改性氧化还原石墨烯则会降低PVC树脂的力学性能。电镜照片显示氧化还原石墨烯/PVC原位聚合树脂中石墨烯与聚合物基体呈现砖墙形纳米层层自组装结构。     

氧化铁石墨烯纳米材料的制备及其电化学性能研究

以普鲁士蓝类化学物铁氰化铁/氧化石墨烯为前驱体,通过加热分解制备得到氧化铁/石墨烯复合材料。铁氰化铁是立方体结构,在加热分解过程中,氧化反应和分解反应同时进行,实现立方体结构的保持。氧化石墨烯一方面提供给立方体结构的支撑;另一方面,表面的含氧基团提供更充分的氧化环境,在此同时氧化石墨烯被还原为石墨烯提高了导电性。得到的氧化铁/石墨烯复合材料具备以下几点特征:(1)氧化铁具备立方体机构适应电子和离子的快速传导;(2)石墨烯提高了氧化铁/石墨烯复合材料的导电性。石墨烯的存在分散了氧化铁离子,增加了更多的反应活性位点。     

PET石墨烯复合材料的制备及性能研究

将氧化石墨烯(GO)与精对苯二甲酸(PET)、乙二醇(EG)进行原位聚合,制备了氧化石墨烯/PET(GO/PET)复合材料,研究了氧化石墨烯对PET聚酯的热性能、结晶性能的影响,并制备复合材料纤维,测试了其力学性能.结果表明:GO的加入提高了PET的热稳定性、结晶温度及结晶速率但没有改变PET的成核方式和生长方式.与纯PET相比,加入GO后纤维的拉伸强度降低,断裂伸长率提高,但与低GO含量的PET纤维相比,GO含量较高的PET纤维的拉伸强度更高.     

石墨烯/室温硫化硅橡胶复合材料的制备及性能

采用水合肼对氧化石墨进行还原获得石墨烯,通过高速剪切分散法将石墨烯分散到α,ω-羟基聚二甲基硅氧烷中,固化后得到石墨烯/室温硫化(RTV)硅橡胶复合材料。对石墨烯和复合材料的微观形貌进行了表征,并考察了复合材料的性能。结果表明,所制备石墨烯的厚度为1～3 nm,为具有较少层数的石墨烯片层结构;复合材料断面呈微相分离结构,但其差示扫描量热曲线只有1个玻璃化转变温度(Tg)。随着石墨烯用量的增加,复合材料的Tg升高,结晶熔点降低。石墨烯对RTV硅橡胶有增强作用,当石墨烯的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度达到0.35 MPa,较纯RTV硅橡胶的拉伸强度提高了67%。     

建筑用碳纤维复合材料的增强改性与性能研究

采用挤出注塑工艺制备了碳纤维复合材料,研究了氧化石墨烯（GO）含量和短切碳纤维（SCF）增强对碳纤维复合材料表面形貌、热稳定性和力学性能的影响。结果表明,不同含量氧化石墨烯处理的SCF试样表面可见断续分布、均匀分布和局部富集的氧化石墨烯。氧化石墨烯在SCF外包裹有助于抑制聚丙烯树脂结晶并提升导热性;随着GO含量升高,GO-SCF/PP复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度先增大后减小,在GO含量为0.5%时取得最大值;PP、GO0.5-PP和GO1-PP的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度相差不大,而GO0.5-SCF/GO0.5-PP复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度要高于GO-SCF/PP复合材料,且具有最佳的综合力学性能。     

固相剪切碾磨制备无卤协效阻燃聚丙烯材料

采用固相剪切碾磨技术制备了由石墨烯(GE)和低聚倍半硅氧烷(POSS)组成的复合协效剂协效膨胀阻燃聚丙烯(PP)复合材料。采用极限氧指数(LOI)、UL94垂直燃烧、微型量热(MCC)、扫描电镜(SEM)、力学测试等方法,研究了阻燃PP复合材料的结构与性能。结果表明,GE明显提高了阻燃PP材料的阻燃性能。与PP/RMAPP/POSS(80/19/1)相比,PP/RMAPP/POSS/GE(80/18. 8/1/0. 2)的最大热释放速率(PHRR)降低了33%,垂直燃烧水平提高至UL-94 V0级。此外,当GE添加量为0. 2%时,与未碾磨PP阻燃材料相比,碾磨制备的PP阻燃材料的极限氧指数由27. 0%提高至29. 5%,拉伸强度由29. 2 MPa提高至33. 5 MPa,因此,磨盘碾磨强大的三维剪切力场作用,可以改善阻燃剂在PP基体中的分散性和界面相容性,提高PP阻燃材料的阻燃性能和力学性能。     

新型石墨烯/聚苯胺/银基复合材料的制备

通过对石墨烯(GN)制备、结构改性及与聚苯胺(PANI)、银粒子(Ag)的复合,设计了制备GN/PANI/Ag新型电极复合材料的工艺路线。首先利用Hummers氧化还原法将石墨氧化成氧化石墨烯,利用硼氢化钠将氧化石墨烯还原成石墨烯,将石墨烯与聚苯胺、银粒子反应,最后制得了GN/PANI/Ag复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),热重分析(TG)和电导率测试对GN和GN/PANI/Ag的形貌,热稳定性和电化学性能进行了分析研究。结果表明,聚苯胺类衍生物、石墨烯以及银粒子三相在整个复合材料中共存,材料的复合使体系热稳定性和电化学性能得到提高。