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尼龙6,与石墨烯的相容性

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2020-03-09 16:20:00

 随着工业生产的发展,尼龙(PA)作为结构材料在生活与工业中的应用越来越广泛,在生产上是主要的工程塑料之一,其产量居五大通用工程塑料中之首。PA本身是热的绝缘体,能够应用于很多的场合,但是随着电子电器产品的快速发展,纯PA吸水率高,尺寸稳定性差,耐热性差,已经越来越不能满足各种工业需求,因此有必要加强对PA的改性研究。

 

石墨烯具有优秀的力学性能、电学性能、导热性能和高比表面积,这些独特的性质使石墨烯能够赋予聚合物材料一些特定性能,而石墨烯又是我国《“十三五”国家科技创新规划》重点发展的新材料。石墨烯和尼龙之间的复合中能赋予材料更多的性能,使其具有导热性、耐潮性、耐腐蚀等优点,在换热工程、电磁屏蔽、高频率电子元件的散热和耐磨材料等领域具有广泛的适用前景。但石墨烯与尼龙6基体的相容性差,易发生团聚,导致复合材料加工性能劣化,因而限制了石墨烯与尼龙6复合材料的使用范围。因此,解决石墨烯在尼龙6中的分散性是石墨烯填充尼龙6制备复合材料的关键性问题。

 

本论文的主要目的是利用偶联剂功能化石墨烯,提高石墨烯与尼龙6基体的相容性。制备尼龙6/石墨烯复合材料,拟赋予复合材料高导热性能的同时改善其加工性能和力学性能。主要研究内容:

(1)分别用硬脂酸和硅烷偶联剂KH550改性热氧化还原法制得的石墨烯,通过工业中常用的熔融共混法制备尼龙6/石墨烯复合材料,研究改性剂种类和用量对复合材料性能的影响。

(2)以m(石墨烯): m(硅烷偶联剂)=100: 8的配比改性石墨烯,研究改性石墨烯的用量对尼龙6/石墨烯复合材料的加工性能、力学性能、吸水性能、导热性能、热稳定性和分散性的影响,并通过TG、DSC、SEM等手段来表征。 

(3)以玻璃纤维增强尼龙6/石墨烯复合材料为对象,并用8phr硅烷偶联剂改性石墨烯,研究改性石墨烯用量对复合材料性能的影响,并通过TG、DSC、SEM等手段对复合材料进行表征。


为了提高石墨烯与聚合物基体之间的界面结合能力,学者们大多采用在氧化石墨烯(GO)的基础之上进行的各种改性,再来制得聚合物/石墨烯复合材料。但石墨烯在被氧化之后,其稳定的化学结构受到较大的破坏,进而其原有的优异性能也会发生改变。有研究证明,改性GO的各种性能都无法和纯石墨烯相比拟。通过热氧化还原法制备的石墨烯表面存在—OH、 一COOH, 用改性剂(硬脂酸、硅烷偶联剂)处理石墨烯,使石墨烯和尼龙6的相容性增加,石墨烯在尼龙6基体中分散均匀,提高复合材料的导热性。但石墨烯的高填充量导致复合材料的力学性能降低,引入玻纤增强复合材料,使其在具有一-定 导热性的情况下保持较好的力学性能,增加了复合材料的实用性,经文献检索,固定玻纤用量研究改性石墨烯对尼龙6基复合材料性能的影响鲜见报道。 

 

作者:周华南
来源:福建师范大学

 

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