基于石墨材料的聚乳酸和熱塑性聚氨酯復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、本論文采用溶液共混澆鑄成膜法和溶液共混-絮凝-熔融壓片法,以實驗室自制的氧化石墨和膨脹石墨為填料,分別制備了熱塑性聚氨酯/石墨復(fù)合材料和聚乳酸/石墨復(fù)合材料,并對其結(jié)構(gòu)形貌、力學性能、熱學性能、結(jié)晶性能和電性能等做了詳細研究。
　　 首先對填料進行改性處理,采用Hummers法制備氧化石墨,然后采用高溫裂解還原法對制得的氧化石墨進行還原得到膨脹石墨。掃描電鏡(SEM)結(jié)果顯示,Hummers法成功制備氧化石墨層狀納米填料,呈褶皺

2、扭曲狀,平面尺寸在幾百納米到幾個微米之間,片層厚度約幾十納米。紅外(FT-IR)測試表明,氧化石墨帶有羧基、羥基、環(huán)氧基等含氧基團;X射線衍射(XRD)分析表明氧化石墨具有較好的晶體結(jié)構(gòu),層間距較氧化前增大。膨脹石墨呈黑色絮狀物,FT-IR和XRD分析表明,與氧化石墨相比,膨脹石墨表面含氧基團減少,恢復(fù)了原始石墨的大π共軛結(jié)構(gòu),具備了導電性能,可以直接用作導電納米填料。
　　 采用溶液共混-絮凝-熔融壓片的方法制備聚乳酸/石墨復(fù)

3、合材料并對其形貌和性能進行研究。SEM和XRD結(jié)果表明,純的聚乳酸斷面光滑、平整;聚乳酸/氧化石墨復(fù)合材料斷面粗糙,氧化石墨片層被聚乳酸基體包覆,分散性較好,沒有聚集現(xiàn)象;膨脹石墨在聚乳酸基體中的分散性也較好,但復(fù)合材料的斷面較平整。差示掃描量熱法(DSC)分析表明,加入氧化石墨,聚乳酸復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度有所提高,聚乳酸/氧化石墨復(fù)合材料出現(xiàn)冷結(jié)晶現(xiàn)象,結(jié)晶度降低;膨脹石墨在基體中起成核劑作用,復(fù)合材料結(jié)晶度增大。熱失重(TGA)

4、分析表明,隨著氧化石墨含量增加,聚乳酸/氧化石墨復(fù)合材料的外延起始熱降解溫度(T5％)和降解最快溫度(Tmax)都依次升高,膨脹石墨對聚乳酸熱穩(wěn)定性的改善效果與氧化石墨相當。力學性能測試表明,當氧化石墨含量小于1wt.%時,復(fù)合材料可以在保持材料扯斷伸長率的同時增加拉伸強度。動態(tài)力學性能(DMA)測試表明,聚乳酸/氧化石墨復(fù)合材料的tanδ值增加幅度最大,說明氧化石墨和聚乳酸基體的結(jié)合性較好。
　　 采用溶液共混澆鑄成膜法制備熱

5、塑性聚氨酯/石墨復(fù)合材料并對其形貌和性能進行研究。SEM和XRD結(jié)果表明,熱塑性聚氨酯/氧化石墨復(fù)合材料中同時存在剝離結(jié)構(gòu)和插層結(jié)構(gòu),氧化石墨呈片層結(jié)構(gòu)分散于基體中;膨脹石墨在熱塑性聚氨酯基體中分散較均勻,但復(fù)合材料斷面出現(xiàn)微坑。靜態(tài)拉伸試驗表明,在0wt.%到5wt.%的填充量范圍內(nèi),隨著氧化石墨含量的增加,熱塑性聚氨酯/氧化石墨復(fù)合材料的力學強度依次增加,扯斷伸長率沒有明顯的降低。動態(tài)力學熱性能譜儀(DMTS)分析表明,填充氧化石墨