聚丙烯-石墨烯納米復合材料加工流場-形態(tài)-性能關系研究.pdf

1、熱塑性塑料由于沖擊強度高、耐腐蝕、密度小、而且價格往往比金屬材料更低廉等特點，在很多應用場合中具有替代金屬的潛力。但是聚合物是電絕緣材料，限制了其在導電材料領域的應用。在聚合物中添加炭黑、石墨等導電填料往往需要很高的含量才能夠滿足導電性能要求，高填料含量會給復合材料機械性能造成很大的損害。近年來，石墨烯作為導電填料用于制備聚合物基導電復合材料已經(jīng)成為研究的熱點。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、含量對復合材料性能的影響為后續(xù)兩個章節(jié)奠定了研究基礎。第四、五章節(jié)通過研究不同加工流場下，改變復合材料的微觀形態(tài)，探討GNP在PP基體中的分散程度對復合材料的導電、導熱性能和機械性能的影響。制備多功能、高性能的PP/GNP

3、納米復合材料，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、航空航天等領域，有十分廣闊的應用。
　　具體研究內容如下:
　　(1)采用熔融共混法制備四種片徑GNP/PP納米復合材料，研究復合材料的微觀形貌、結晶行為，并比較它們的導電、導熱和機械性能，為GNP的選材提供理論依據(jù)。場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)圖像說明復合材料的結構與其性能密切相關。發(fā)現(xiàn)片徑為40μm的GNP最容易在PP中形成導電網(wǎng)絡，相應的復合材料表

4、現(xiàn)出最佳的導電、導熱性能，同時也保持了較好的機械性能。
　　(2)研究片徑40μm的GNP含量對PP/GNP納米復合材料性能的影響。發(fā)現(xiàn)GNP含量較低時，PP和GNP兩相間產生相互作用，分散相比較均勻，片徑較小。當GNP含量增加至7％時，導電網(wǎng)絡形成，電導率急劇增加。GNP含量較高時，GNP團聚現(xiàn)象明顯，片徑較大。
　　(3)剪切應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)。為了更進一步提高GNP高含量下