聚丙烯/石墨烯复合材料的制备及性能研究进展

介绍了几种石墨烯的制备方法,包括微机械剥离法、液相或气相直接剥离法（物理方法）,化学气相沉积法、碳纳米管剖开法、外延生长法、还原氧化石墨法（化学方法）,并阐述了这几种方法的优缺点。其次总结了聚丙烯/石墨烯纳米复合材料的制备方法,重点讨论了石墨烯对不同方法制备的复合材料电学、力学、热学、结晶及流变性能的影响,最后展望了石墨烯在聚丙烯材料改性中所面临的问题及其聚丙烯/石墨烯复合材料的应用前景。     

石墨烯/聚丙烯复合材料的制备与性能

采用熔融共混法制备石墨烯/聚丙烯(PP)复合材料,测试和分析了石墨烯/PP复合材料的热变形温度、热分解温度、熔体流动速率、流体剪切黏度、导电导热性能。结果表明:石墨烯能有效地提高PP的耐热性能、热稳定性、导热系数,降低PP的表面电阻和体积电阻。当石墨烯SE1430用量为2.5份时,石墨烯/PP复合材料比纯PP的热变形温度分别提高了23.6%,热分解温度提高了1.8%,导热系数提高了13%,而表面电阻下降了86%,体积电阻下降了86.7%。     

聚丙烯/石墨烯复合材料性能研究进展

利用石墨烯优异的导电率、断裂强度等物理性质,可使聚丙烯(PP)/石墨烯复合材料表现出更好的力学性能以及导电性能。主要概述了PP/石墨烯复合材料的合成方法及其性能改进研究进展,并对PP/石墨烯复合材料的未来发展做了展望。     

聚丙烯/氧化石墨烯复合材料的制备，结构及性能

以石墨、浓硫酸、高锰酸钾和双氧水等为原料,通过Hummers法制备了氧化石墨烯(GO)分散液,对其冷冻干燥得到GO粉体,将GO粉体与熔融聚丙烯(PP)树脂共混制备PP/GO复合材料,采用FTIR、AFM、TEM、XRD、DSC及导热仪和氧指数测定仪等对GO及PP/GO复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明,GO能够以双片层形式均匀地分散在PP基体中,GO/PP复合材料具有致密均匀的微观结构,其力学性能、耐热、阻燃和热传导等性能比对照样品(单纯PP树脂)有显著提高。当GO掺量为0.4%(以PP的质量为基准,下同)时,PP/GO复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度比对照样品分别提高了29.6%、33.6%和62.7%,熔点从154.5℃提高为174.2℃,热导率提升了205.3%,极限氧指数从18.0提高到27.6。     

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℃。     

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℃。     

石墨烯/PEDOT复合材料的制备及性能研究

本课题将使用石墨烯与PEDOT进行复合,并对复合材料的电学性能进行了研究。分别采用石墨烯、PEDOT、石墨烯/PEDOT作为掺杂物制作电极,测它们的比电容值,并将三者进行对比。最后得出石墨烯/PEDOT的比电容值最大,最高可达到168.7 F/g。这主要是由于石墨烯与PEDOT存在较强的相互作用,π电子从石墨烯转移至PEDOT,被掺杂的PEDOT与石墨烯通过π-π共轭作用结合在一起,形成相对独立的导电单元,并且,随着这种导电单元数量的增加直至相互接触,形成大的导电体系,则复合材料的比电容值达到最大值     

HDPE/功能化石墨烯复合材料制备及性能研究

氧化石墨烯(GO)具有较高的比表面积,层间距大,表面拥有丰富的官能团,可以很好地分散到聚合物中,但GO导电性差。研究对GO进行还原和表面修饰,以改善石墨烯和HDPE的相容性。采用熔融混炼法制备了HDPE/石墨烯复合材料,结合力学性能、导电性能、微观结构测试,考察不同HDPE/石墨烯复合材料的导电阈值,分析影响复合材料导电性的因素,进而得出较优化的制备工艺。研究发现石墨烯添加量为7.5%时,导电通路开始形成,当石墨烯含量达到7.5%时,拉伸强度提升22.14%,拉伸模量提升21.19%。     

钛酸纳米管/石墨烯复合材料制备及性能研究

开发绿色高效催化剂将碳水化合物转化为平台化合物5-羟甲基糠醛是生物质再循环利用研究的目标。以氧化石墨(GO)和P25TiO_2为原料,采用一步水热法制备了3种不同石墨烯质量分数的钛酸纳米管/石墨烯(H_2Ti_3O_7NT/RGO)复合材料,利用XRD、SEM、TEM、BET表征手段对其进行物相结构、微观形貌、比表面积分析,并采用微波辅助加热方法将其应用于催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛。研究结果表明:采用微波辅助加热方法可以缩短反应时间,当石墨烯质量分数为5%时,以二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,反应温度为150℃,反应时间为9 min时,利用钛酸纳米管和石墨烯的协同作用,5-羟甲基糠醛收率可达到51.1%,并且该催化剂具有良好的重复使用性能,重复使用3次5-HMF收率基本保持不变。     

EVA/石墨烯复合材料的制备及性能研究

采用溶液复合法将石墨烯溶解于乙烯-醋酸乙烯酯(Ethylene-vinyl acetate copolymer,EVA)中,制备了EVA/石墨烯复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的微观形貌进行分析,并考察了石墨烯不同添加量对复合材料的力学性能、电学性能及热稳定性的影响。结果表明:当石墨烯含量在0.5%(质量分数)时,加入适量的表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CATB)后,可以得到分散均匀的溶液,并且石墨烯的加入提高了复合材料的力学、电学和热稳定性。     

ZnO/石墨烯复合材料的制备及性能研究

本文将采用溶胶-凝胶法制备纳米ZnO和通过Hummers法制备的石墨烯进行简单的一步超声复合,得到ZnO/石墨烯复合材料。利用XRD、TEM以及紫外可见分光光度计对所制备的ZnO和石墨烯样品进行测试表征,并以亚甲基蓝的降解效率来评价ZnO/石墨烯复合材料的光催化活性能。研究表明:ZnO/石墨烯的光催活性较纯氧化锌提高了4倍有余,当石墨烯质量比为15%时,ZnO/石墨烯的光催化活性最强。     

聚丙烯/改性高岭土复合材料制备及性能研究

高岭土通过硅烷偶联剂（KH-550）改性,然后加入相容剂,与聚丙烯熔融共混制备出聚丙烯/高岭土复合材料。研究表明：改性后高岭土红外谱图上出现了烷基的特征吸收峰,表明偶联剂分子对高岭土表面进行了有机化改性。随着高岭土、相容剂含量增加,复合材料的力学性能、热变形温度先增加再减小。当对高岭土改性并加入相容剂后,高岭土能更好地起到异相成核作用,在一定程度上促进聚丙烯结晶,并且有利于微晶在（040）晶面方向的生长。     

碳纤维/聚丙烯复合材料的制备及性能研究

为了提高聚丙烯(PP)材料的拉伸性能、摩擦性能等力学性能,采用液相氧化的方法将碳纤维(CF)预处理,并将预处理后的碳纤维填充到聚丙烯中,制备CF/PP复合材料,研究其对聚丙烯材料的力学性能和摩擦性能的影响。实验结果表明:CF/PP复合材料的拉伸性能较PP材料提高、冲击性能降低、材料摩擦系数降低,在一定范围内,材料的拉伸强度与碳纤维的含量基本成正比,但当CF含量超过7.5g时纤维的增强效果变得缓慢。随着CF含量的增加CF/PP复合材料的抗冲击性能、摩擦系数明显下降。     

聚乳酸/聚丙烯/淀粉复合材料的制备及性能研究

采用模压成型制备了聚乳酸(PLA)/聚丙烯(PP)和PLA/PP/淀粉两种复合材料.主要研究了复合材料的热性能、力学性能和降解性能.结果表明:对于PLA/PP复合材料而言,复合材料的熔融温度先增加后降低,结晶度随PLA的含量增加而变大,而且出现了结晶双峰.力学性能相较与纯PLA,断裂伸长率明显提高,拉伸强度有所下降,最...     

聚丙烯/玻璃纤维/滑石粉复合材料的制备及性能研究

采用挤出注塑的方法制备了不同配比的聚丙烯/玻璃纤维/滑石粉(PP/GF/talc)复合材料,并对其力学性能、熔体流动性能、热性能及其他特性进行表征。研究表明,PP/GF/talc复合材料中,GF和talc对复合物的力学性能提高有一定协同作用,对拉伸强度的提高可达94.2%,对弯曲强度的提高可达139.5%,对冲击强度的提高达20.4%。GF和talc填充量的增大使复合物的熔体流动性降低。PP/GF/talc中GF和talc的填充量对复合物的熔融温度基本没有影响,同时GF对复合物的结晶温度影响不大,而talc的填充量越大,复合物结晶温度越高。复合物的液氮脆断面的扫描电镜观察显示,PP/GF/talc中GF和talc的取向较一致,talc使应力更集中在GF,从而提高性能,观察结果与力学性能测试结果一致。     

石墨烯复合材料的制备及性能研究

为研究石墨烯在复合材料中的潜在价值,以石墨烯的特有属性为依据,通过在真空密闭环境中离心分散制得目标溶液,将混合溶液在高温环境中活化氢键,制得石墨烯-聚酯丙基复合材料薄膜,根据不同复合材料的石墨烯添加量,分析了石墨烯复合材料的力学性能、疏水性和热稳定性。研究结果表明,当石墨烯添加量为92%时,有助于增强材料的弹性模量;当石墨烯添加量为3%时,降低了材料的疏水性,石墨烯使复合材料的综合性能大幅提升,为复合材料推广研究提供了科学依据。     

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。     

石墨烯/硅橡胶导电复合材料的制备及性能研究

以甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)为主体材料、石墨烯为导电填料,制备石墨烯/MVQ导电复合材料,研究石墨烯品种和用量对复合材料物理性能和导电性能的影响。结果表明:石墨烯LKR6963的剥离程度较高、片层较薄、缺陷较少,易在硅橡胶基体中形成导电网络,提高复合材料的导电性能;随着石墨烯LKR6963用量的增大,复合材料的硬度和拉伸强度明显增大,体积电阻率逐渐减小。     

氧化石墨烯/聚氨酯复合材料的制备及性能研究

采用溶液共混浇注成膜法制备氧化石墨烯/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料,并对其结构和性能进行研究。结果表明:氧化石墨烯在TPU基体材料中分散较好;随着氧化石墨烯用量(0～5份)的增大,氧化石墨烯/TPU复合材料的拉伸强度增大,拉断伸长率未明显下降;当相同用量(均为1份)的氧化石墨烯、碳纳米管、石墨和炭黑分别填充TPU时,氧化石墨烯/TPU复合材料物理性能提高幅度最大,补强性能最好。     

改性石墨烯/天然橡胶复合材料的制备及性能研究

本研究采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对石墨烯(GE)进行改采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH-570）对石墨烯（GE）进行改性,将得到的改性石墨烯（KH-GE）与天然橡胶（NR）进行混炼制备改性石墨烯/天然橡胶（KH-GE/NR）复合材料。采用傅里叶红外光谱仪、拉曼光谱仪、X射线衍射仪和场发射扫描电镜对改性前后石墨烯结构进行表征,同时研究了KH-GE/NR复合材料的硫化性能、力学性能和导电性能。结果表明：硅烷偶联剂KH-570对GE改性后,增大了GE的层间距,改善了GE在NR基体中的分散;随着KH-GE用量增加,KH-GE/NR复合材料力学性能提高,当KH-GE质量分数为1.0 %时,KH-GE/NR复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别为17.57Mpa和645.48%,比未添加KH-GE的复合材料分别提高122%和21%,同时复合材料的体积电阻率最终下降约三个数量级。