本文關(guān)鍵詞： 聚乙烯醇 聚酰亞胺 石墨烯 復(fù)合材料　出處：《東華理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：聚乙烯醇(PVA)具有較好的水溶性、成膜性、粘結(jié)性,應(yīng)用廣泛,主要涉及醫(yī)藥與食品、木材與建筑、造紙與印刷、農(nóng)業(yè)與化工等。聚酰亞胺(PIs)具有優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì),如熱穩(wěn)定性和熱氧化穩(wěn)定性,優(yōu)異的機(jī)械性能和介電性能,以及良好的化學(xué)和耐溶劑性,因此,聚酰亞胺被廣泛用于微電子和航天工業(yè)。但是,隨著高新科技的發(fā)展,普通的PVA和PIs材料已經(jīng)不能滿足高新科技產(chǎn)品性能的要求,因此對(duì)單一聚合物材料進(jìn)行改性已成為高分子材料領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。石墨烯是一種由sp2雜化碳原子組成的二維結(jié)構(gòu)材料,由于其獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的熱、機(jī)械和電性能,這種獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)在許多技術(shù)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用,如納米復(fù)合材料、傳感器、催化、電池和超級(jí)電容器。將石墨烯作為納米高分子復(fù)合材料的增強(qiáng)填料,可以很好地改善單一高分子的性能,是制備高性能聚合物基復(fù)合材料的有效途徑。氧化石墨烯(GO)納米片由于含有豐富親水性官能團(tuán),在聚乙烯醇基體中具有優(yōu)異的分散性和相容性,通過(guò)納米復(fù)合,成功的將GO納米片成功接枝到到PVA中,并對(duì)復(fù)合材料the synthesis機(jī)械性能和增強(qiáng)機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)研究。結(jié)果表明:復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和楊氏模量都比純聚乙烯醇有了很大地提高。而且,PVA/GO的拉伸強(qiáng)度和楊氏模量都隨著氧化石墨烯含量的增加而增加。含2 wt%氧化石墨烯的PVA/GO復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度增加了52.3%,從55.1增加到83.9MPa,彈性模量提高了94.2%。這是由于PVA與GO均勻分散和化學(xué)鍵合作用而導(dǎo)致復(fù)合材料性能得到有效增強(qiáng)。采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷功能化的氧化石墨烯(APTSi-GO)作為增強(qiáng)填料來(lái)制備高性能的聚酰亞胺基納米復(fù)合材料。由于強(qiáng)的界面作用,APTSi-GO納米片與聚合物基體表現(xiàn)出良好的分散性和相容性。通過(guò)原位聚合和熱酰亞胺化,制得具有不同含量的功能化石墨烯納米片(FGNS)的聚酰亞胺基納米復(fù)合材料。與純的PI相比,加入少量FGNS的復(fù)合材料的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性、導(dǎo)電率都得到了顯著提高。當(dāng)加入1.5 wt%FGNS時(shí),復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度提高了79%,拉伸模量增加132%。1.5 wt%含量的FGNS/PI材料的電導(dǎo)率和熱傳導(dǎo)系數(shù)分別為2.6×10-3 S/m和0.321 W/m·K,這比純PI的電導(dǎo)率和熱傳導(dǎo)系數(shù)分別高了約1010倍和兩倍。此外,石墨烯的加入顯著提高了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熱穩(wěn)定性。這種方法的成功應(yīng)用對(duì)發(fā)展多功能、高性能聚酰亞胺基復(fù)合材料提供了一個(gè)很好的理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:Polyvinyl alcohol (PVA) has good water solubility, film forming, bonding, wide application, mainly related to medicine and food, timber and construction, papermaking and printing, agriculture and chemical industry. The polyimide (PIs) has excellent physical and chemical properties, such as thermal stability and thermal oxidation stability, excellent mechanical properties and dielectric properties, and good chemical and solvent resistance, therefore, polyimide is widely used in microelectronics and aerospace industry. However, with the development of high technology, the ordinary PVA and PIs materials have been unable to meet the performance requirements of high-tech products, so the single polymer material modification has become a hot research topic in polymer in the field of materials. Graphene is composed of SP2 hybridized carbon atoms in two-dimensional structural materials, because of its unique nano structure and excellent thermal, mechanical and electrical properties, this kind of unique nano structure in many Has the potential applications of the technology field, such as nano composite materials, sensors, catalysis, batteries and super capacitors. The graphene as a reinforcing filler nano polymer composite materials, can greatly improve the performance of single polymer, is an effective way for the preparation of high performance polymer composites. The graphene oxide (GO) nanoparticles the film contains rich hydrophilic functional groups in PVA matrix has excellent dispersibility and compatibility, the nano composite, the success of the GO nanosheets was successfully grafted to the PVA, and the the synthesis composite mechanical properties and strengthening mechanism were studied in detail. The results show that the tensile strength and modulus of composite materials the ratio of pure polyvinyl alcohol has been greatly improved. Moreover, the tensile strength and Young's modulus of PVA/GO increase with the graphene content of graphite oxide and graphene oxide containing 2 wt%. The tensile strength of PVA/GO composites increased by 52.3%, increased from 55.1 to 83.9MPa, the elastic modulus increased by 94.2%. which is the properties of composite materials are improved due to PVA and GO dispersed uniformly and the chemical binding. The graphene oxide 3- aminopropyltriethoxysilane functionalized (APTSi-GO) as a reinforcing filler preparation of polyimide based nanocomposite materials with high performance. Due to the strong interfacial interaction with polymer matrix, APTSi-GO nanosheets exhibited good dispersibility and compatibility. By in situ polymerization and thermal imidization, functionalized graphene nanosheets were prepared with different content of polyimide (FGNS) nanocomposites compared with pure PI, the mechanical properties of the composite materials, adding a small amount of FGNS thermal stability, conductivity have been improved significantly. When adding 1.5 wt%FGNS, the tensile strength of the composite. High tensile modulus increased 79%, conductivity and thermal conductivity of 132%.1.5 wt% content of FGNS/PI materials were 2.6 * 10-3 S/m and 0.321 W/m K, the electrical conductivity and thermal conductivity of pure PI were higher by about 1010 times and two times. In addition, the addition of graphene significantly increased the glass transition temperature and thermal stability. This method successfully applied to the development of multi-function, provides a good theoretical basis for high performance polyimide composite material.

【學(xué)位授予單位】：東華理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB332

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1510057