论文部分内容阅读
聚合物薄膜如热塑性聚氨酯(TPU)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)以及聚乙烯(PE)由于优良的加工性、低成本以及力学性能,在复合材料领域有广泛的应用。但是聚合物薄膜在抗静电和阻隔性方面有所不足。石墨烯纳米带(GNRs)拥有优异的长径比,同时也存在着在有机溶剂容易团聚分散不开、表面边缘缺陷等问题,限制了纳米相的增强作用。为此,本文采用两种纳米材料复合协同增强聚合物基薄膜的思想,制备不同形貌的碳材料的聚合物薄膜,并对其相关性能进行系统分析。具体研究内容如下:利用硅烷偶联剂(KH550)对石墨烯纳米带表面化学修饰改善其分散性然后与纳米碳纤维(CNFs)共混,制得功能化石墨烯纳米带-纳米碳纤维/热塑性聚氨酯(FGNRs-CNFs/TPU)复合膜材。结果显示,KH-550使GNRs亲油性提高,并且FGNRs与CNFs相互搭接成FGNRs-CNFs网络结构,CNFs作为骨架支撑着网络结构,增加纳米相的分散性;当添加1.0%含量的FGNRs-CNFs时,FGNRs-CNFs/TPU复合膜材表现出良好的阻隔性,氧气透过率OTR值降低了68.8%;复合膜材的渝渗值为0.6%,体积电阻率ρv值下降了 8个数量级。纳米石墨(CNPs)在表面活化剂十二烷基硫酸钠(SDS)处理下可以增强在溶剂中的分散性,与功能化石墨烯纳米带(EGNRs)在一定条件下反应得到EGNRs75%-CNPs,然后制得EGNRs75%-CNPs/EVA复合膜材。研究表明:EGNRs75%-CNPs中CNPs作为连接位点,吸引纳米带相互搭接成3D网络形式。当添加 1.0%的 EGNRs75%-CNPs 时,EGNRs75%-CNPs/EVA 复合膜材 OTR 会下降67.6%,延阻小分子渗透;EGNRs-75%-CNPs/EVA复合膜材的渝渗值为0.8%,ρv值下降了 8个数量级。利用苯胺单体低温聚合负载到功能氧化石墨烯纳米带上(FGONRs)上,制得PANI-FGONRs/PE复合材料的薄膜。研究结果表明:苯胺单体与氧化石墨烯纳米带等量反应时,聚苯胺包覆纳米带效果最好,对复合膜材的性能进行分析,当PANI-FGONRs质量分数为0.8%时,PANI-FGONRs/PE复合膜材的阻隔性能相比于纯的PE薄膜提高了 65%;当PANI-FGONRs质量分数为0.6%时,PANI-FGONRs/PE复合膜材ρv值下降了 8个数量级,表现出了良好的抗静电性能。PANI-FGONRs/PE复合膜材由于内部纳米填料的分散均匀,力学性能也有所提高。