利用真空抽濾方法,制備了納米纖維素/石墨烯導(dǎo)電膜,將其嵌在聚乳酸表面得到聚乳酸基納米纖維素/石墨烯導(dǎo)電復(fù)合膜。傅里葉紅外（FT-IR）表征結(jié)果表明石墨烯與納米纖維素之間存在一定的相互作用;當納米纖維素與石墨烯質(zhì)量比為1:2時,導(dǎo)電復(fù)合膜的電導(dǎo)率為12 S·cm-1,抗張強度達到13.62 MPa,水接觸角為80.6°。熱重分析（TGA）表征結(jié)果表明導(dǎo)電復(fù)合膜有良好的熱穩(wěn)定性,300℃時不同質(zhì)量比的導(dǎo)電復(fù)合膜的失重量低于10%,相比納米纖維素,在相同溫度下失重量減少了20%。以聚乳酸材料為基體的導(dǎo)電復(fù)合膜,其抗張強度比未被嵌聚乳酸基體的納米纖維素/石墨烯導(dǎo)電膜提高15²3倍,將聚乳酸基納米纖維素/石墨烯導(dǎo)電復(fù)合膜埋在土壤中5周后,質(zhì)量損失了3.7%。聚乳酸材料優(yōu)異的力學(xué)性能和可降解性,擴展了納米纖維素/石墨烯導(dǎo)電復(fù)合膜的應(yīng)用范圍。制備的導(dǎo)電復(fù)合膜在柔性導(dǎo)電材料領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用前景。 

【文章來源】：化工學(xué)報. 2017,68(12)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

聚乳酸基納米纖維素/石墨烯導(dǎo)電復(fù)合膜（CGP）的制備過程

烯復(fù)合膜鋪于玻璃板上；再將一定量聚乳酸溶液（聚乳酸與石墨烯納米纖維素之和的質(zhì)量比為5:1）嵌在納米纖維素/石墨烯導(dǎo)電復(fù)合膜之上，將玻璃板置于電加熱板上85℃，1h，蒸發(fā)掉多余溶劑，使聚乳酸固化成型，將導(dǎo)電復(fù)合膜從玻璃板上取下，室溫12h，確保DMAc溶劑完全揮發(fā)。按照上述方法便獲得聚乳酸基納米纖維素/石墨烯導(dǎo)電復(fù)合膜，標記為CGP1、CGP2、CGP3、CGP4和CGP5，分別代表納米纖維素與石墨烯的質(zhì)量比為（1:3,1:2,1:1,2:1,5:1）。2實驗結(jié)果與討論2.1聚乳酸基納米纖維素/石墨烯導(dǎo)電復(fù)合膜的傅里葉紅外光譜表征圖2為納米纖維素（cellulosenanofibers）、石墨烯(graphene)、聚乳酸基納米纖維素/石墨烯導(dǎo)電復(fù)合膜（CGP2，CGP5）的紅外譜圖。從圖2可以看出，石墨烯無明顯特征峰，證明純石墨烯表面幾乎沒有官能團，與之前報道過的結(jié)論一致[23-24]；從納米纖維素的紅外光譜中可知3400和2900cm1處的特征峰分別歸屬于羥基O—H和C—H的伸縮振動峰[25]；而導(dǎo)電復(fù)合膜CGP2和CGP5的吸收峰與納米纖維素的吸收峰相似，只是在加入石墨烯后，位于3400cm1處的特征峰向低波長移動至3300cm1處，并且特征峰變得更加尖銳。石墨烯的添加對納米纖維素的—OH振動峰產(chǎn)生了影響[26]，可能是由于石墨烯與納米纖維素之間存在一定的相互作圖2納米纖維素、石墨烯、CGP5、CGP2的紅外譜圖Fig.2FT-IRspectraofcellulosenanofibers,graphene,CGP5andCGP2

化工學(xué)報第68卷·4836·用[27]，進而表明石墨烯與納米纖維素之間只是簡單的物理復(fù)合，并沒有破壞石墨烯表面，使石墨烯依舊保持良好的導(dǎo)電性；但隨著石墨烯添加量的增多，CGP5的吸收峰強度減弱，可能是由于隨著石墨烯添加量的增多，石墨烯之間開始堆疊，石墨烯的吸收峰將納米纖維素的吸收峰掩蓋，導(dǎo)致納米纖維素的吸收峰變?nèi)�。而且從圖3中也可以看出隨著石墨烯添加量的增多，導(dǎo)電復(fù)合膜表面存在著大量的石墨烯片層。2.2聚乳酸基納米纖維素/石墨烯導(dǎo)電復(fù)合膜的形貌特征圖3為聚乳酸基納米纖維素/石墨烯導(dǎo)電復(fù)合膜（CGP）表面及斷面SEM圖片，從圖3（a）～（g）可知CGP的表面粗糙。隨著導(dǎo)電復(fù)合膜中石墨烯的添加量增大，導(dǎo)電復(fù)合膜表面有層狀石墨烯出現(xiàn)，當納米纖維素與石墨烯比例為1:3時[圖3（e）]，表面出現(xiàn)斷裂斷層，可能是由于當石墨烯添加量逐漸增大時，石墨烯開始團聚堆疊，阻礙納米纖維素分子鏈與石墨烯的相互纏繞，使其表面出現(xiàn)斷裂斷層。圖3（h）為納米纖維素與石墨烯質(zhì)量比為1:2（CGP2）導(dǎo)電復(fù)合膜斷面SEM照片，從圖片中可以清晰地看到致密的納米纖維素/石墨烯導(dǎo)電層和幾十微米厚的聚乳酸基體，依靠著聚乳酸基體良好的力學(xué)性能，聚乳酸基納米纖維素/石墨烯導(dǎo)電復(fù)合膜具有良好的柔性[28]。2.3聚乳酸基納米纖維素/石墨烯導(dǎo)電復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性石墨烯(graphene)、納米纖維素（cellulosenanofibers）和不同質(zhì)量比的聚乳酸基納米纖維素/石墨烯(CGP1、CGP2、CGP3、CGP4和CGP5)導(dǎo)電復(fù)合膜的熱重分析曲線見圖4，在不同溫度下由圖可知，石墨烯粉末在600℃前幾乎沒有質(zhì)量損失，證明石墨烯具有良好的熱穩(wěn)定性。而納米纖維素總共有兩個明顯的失重，第1個失重發(fā)生在250～350℃之間，這主要由于納米纖維素失水，第2個

【參考文獻】：
期刊論文
[1]導(dǎo)電材料的分類及其研究進展[J]. 張團慧,范萌琦,王晉,蘇毅.  化工新型材料. 2016(10)
[2]納米碳材料在可穿戴柔性導(dǎo)電材料中的應(yīng)用研究進展[J]. 夏凱倫,蹇木強,張瑩瑩.  物理化學(xué)學(xué)報. 2016(10)
[3]石墨烯/纖維素復(fù)合材料的制備及應(yīng)用[J]. 高玉榮,黃培,孫佩佩,吳敏,黃勇.  化學(xué)進展. 2016(05)
[4]石墨烯/聚乳酸復(fù)合膜的制備及其性能研究[J]. 陳志昌,陳思浩,王繼虎,徐剛,楊春宇.  材料導(dǎo)報. 2015(22)
[5]石墨烯與再生纖維素復(fù)合纖維制備及性能研究[J]. 李昌壘,馬君志,秦翠梅,曲麗君,田明偉.  針織工業(yè). 2015(06)
[6]聚乳酸導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的研究進展[J]. 董奇志,朱俐英,余剛,李亞男,馬甜,李力力.  材料導(dǎo)報. 2013(21)
[7]石墨烯復(fù)合材料的研究進展[J]. 匡達,胡文彬.  無機材料學(xué)報. 2013(03)

博士論文
[1]納米纖維素改性聚偏氟乙烯膜材料性能研究[D]. 白浩龍.北京林業(yè)大學(xué) 2015

碩士論文
[1]基于石墨烯導(dǎo)電紙的制備及其性能研究[D]. 南松楠.華南理工大學(xué) 2015
[2]石墨烯摻雜PLA納米纖維膜的研究[D]. 董青.蘇州大學(xué) 2015



本文編號：2981816