聚丙烯-石墨烯納米復(fù)合材料加工流場-形態(tài)-性能關(guān)系研究.pdf

1、熱塑性塑料由于沖擊強(qiáng)度高、耐腐蝕、密度小、而且價格往往比金屬材料更低廉等特點(diǎn)，在很多應(yīng)用場合中具有替代金屬的潛力。但是聚合物是電絕緣材料，限制了其在導(dǎo)電材料領(lǐng)域的應(yīng)用。在聚合物中添加炭黑、石墨等導(dǎo)電填料往往需要很高的含量才能夠滿足導(dǎo)電性能要求，高填料含量會給復(fù)合材料機(jī)械性能造成很大的損害。近年來，石墨烯作為導(dǎo)電填料用于制備聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。將石墨烯添加到聚合物中，不可避免的會引起石墨烯片層的折疊、堆積和團(tuán)聚，這極大

2、地降低了石墨烯這種2D填料的比表面積。本文選用五大通用塑料之一的聚丙烯(PP)與石墨烯微片(GNP)，研究用雙螺桿擠出機(jī)高速剪切混合GNP和PP基體的方法，能夠提高GNP在PP基體中的分散程度。第三章石墨烯微片的片徑、含量對復(fù)合材料性能的影響為后續(xù)兩個章節(jié)奠定了研究基礎(chǔ)。第四、五章節(jié)通過研究不同加工流場下，改變復(fù)合材料的微觀形態(tài)，探討GNP在PP基體中的分散程度對復(fù)合材料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和機(jī)械性能的影響。制備多功能、高性能的PP/GNP

3、納米復(fù)合材料，可以用作電磁屏蔽、無線電屏蔽和抗靜電干擾材料，在電子元件、航空航天等領(lǐng)域，有十分廣闊的應(yīng)用。
　　具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)采用熔融共混法制備四種片徑GNP/PP納米復(fù)合材料，研究復(fù)合材料的微觀形貌、結(jié)晶行為，并比較它們的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和機(jī)械性能，為GNP的選材提供理論依據(jù)。場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)圖像說明復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與其性能密切相關(guān)。發(fā)現(xiàn)片徑為40μm的GNP最容易在PP中形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，相應(yīng)的復(fù)合材料表

4、現(xiàn)出最佳的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，同時也保持了較好的機(jī)械性能。
　　(2)研究片徑40μm的GNP含量對PP/GNP納米復(fù)合材料性能的影響。發(fā)現(xiàn)GNP含量較低時，PP和GNP兩相間產(chǎn)生相互作用，分散相比較均勻，片徑較小。當(dāng)GNP含量增加至7％時，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)形成，電導(dǎo)率急劇增加。GNP含量較高時，GNP團(tuán)聚現(xiàn)象明顯，片徑較大。
　　(3)剪切應(yīng)力的大小不但可以影響分散相的形態(tài)，而且還可以控制兩相界面的形態(tài)。為了更進(jìn)一步提高GNP高含量下