氧化石墨烯在聚苯乙烯中的分散及其復(fù)合材料的發(fā)泡行為研究.pdf

1、聚苯乙烯(PS)是僅次于聚氨酯(PU)的第二大發(fā)泡材料。傳統(tǒng)發(fā)泡劑，如氯氟烴(CFCs)、氫氯氟烴(HCFCs)，存在破壞臭氧層的問題;氫氟烴(HFCs)具有溫室效應(yīng)，采用無毒且環(huán)境友好的超臨界二氧化碳作為替代發(fā)泡劑備受關(guān)注。但二氧化碳發(fā)泡PS過程中，二氧化碳的擴(kuò)散速率快、溶解度低，導(dǎo)致發(fā)泡過程難以控制。添加無機(jī)顆粒作為異相成核劑，尤其是具有比表面積大且紅外吸收好的片狀結(jié)構(gòu)的石墨(Graphite)，可降低成核所需的吉布斯自由能、阻礙二

2、氧化碳的擴(kuò)散，改善超臨界二氧化碳發(fā)泡PS的發(fā)泡行為。因此，實(shí)現(xiàn)石墨在PS中的良好分散一直是阻礙PS/石墨發(fā)泡性能進(jìn)一步改善的關(guān)鍵問題。
　　論文分別對(duì)聚苯乙烯和石墨進(jìn)行改性，研究改性石墨(GO)在聚苯乙烯共聚物中的協(xié)同作用與分散狀況，探討其分散情況對(duì)發(fā)泡基材熱性能和流變性能的影響、以及對(duì)發(fā)泡行為的影響。
　　1、采用改進(jìn)的Hummers法對(duì)石墨進(jìn)行改性，制備出的氧化石墨烯(GO)碳氧摩爾比為2.65∶1，表明其表面含有大量的

3、羥基、羧基以及環(huán)氧基等官能團(tuán)。采用不同的溶劑或濃度制備PS/GO復(fù)合材料。結(jié)果表明，采用N-N二甲基亞酰胺(DMF)為溶劑或適當(dāng)提高溶液濃度，有助于GO的分散。
　　2、在PS鏈中引入2-乙烯基吡啶(2VP)極性官能團(tuán)，可明顯改善GO在聚合物中的分散。在PS鏈中引入可與GO發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的3-異丙烯酸基-α，α-二甲基芐基異氰酸酯(TMI)官能團(tuán)，可進(jìn)一步促進(jìn)GO的分散。對(duì)比這些復(fù)合材料的性能，結(jié)果表明:GO分散狀況越好，復(fù)合材料的

4、Tg、熱分解溫度以及聚合物的黏度越高。
　　3、采用超臨界二氧化碳作為發(fā)泡劑，考察發(fā)泡溫度、發(fā)泡壓力對(duì)PS共聚物/GO復(fù)合材料的發(fā)泡行為的影響。相同發(fā)泡條件下，材料的泡孔大小順序?yàn)镻S＞ PS/GO＞ P(St-co-2VP)/GO＞ P(St-co-TMI)/GO。結(jié)果表明:添加GO添加在聚合物中可以減小泡孔尺寸，GO具有異相成核作用;采用改性的聚合物有利于提高GO的異相成核作用。在溫度120℃～150℃、壓力7.6 MPa～2