發(fā)布時(shí)間：2020-06-25 13:00

【摘要】：水性聚氨酯(WPU)材料作為一種性能優(yōu)異的合成高分子材料,已廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。但是,水性聚氨酯的某些性能上缺點(diǎn)使其發(fā)展受到了限制,為了改善水性聚氨酯這些缺點(diǎn),通過(guò)將石墨烯作為改性劑添加進(jìn)水性聚氨酯中,使其有更好的使用性能。鋰離子電池給我們的生活帶來(lái)了巨大變化,但頻繁的安全事故發(fā)生引起了社會(huì)廣泛關(guān)注。安全性成為了制約鋰離子電池發(fā)展的重要因素。本論文的研究目的是通過(guò)調(diào)整配方制備出性能較好的水性聚氨酯,然后使用此配方通過(guò)加入不同添加量的石墨烯作為改性劑來(lái)進(jìn)一步提升水性聚氨酯的性能,從提升安全性角度出發(fā),研究不同添加量的石墨烯對(duì)水性聚氨酯性能的影響,并探究了石墨烯改性水性聚氨酯膜作為鋰電隔膜的可行性。首先從聚酯型水性聚氨酯乳液的配方入手,研究了R值的變化對(duì)水性聚氨酯乳液及其薄膜性能的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,7水性聚氨酯在R值為1.7時(shí)表現(xiàn)出最佳的性能。為了進(jìn)一步提高水性聚氨酯的性能,采用石墨烯(GR)和氧化石墨烯(GO)作為改性劑,制備了石墨烯/水性聚氨酯(GR/WPU)乳液和氧化石墨烯/水性聚氨酯(GO/WPU)乳液,并通過(guò)流延法成膜,探討了石墨烯和氧化石墨烯的添加量對(duì)水性聚氨酯乳液的平均粒徑、穩(wěn)定性以及其膜的熱尺寸穩(wěn)定性、拉伸強(qiáng)度、吸液率等性能的影響。本項(xiàng)研究表明,當(dāng)石墨烯的添加量為2wt%時(shí),石墨烯改性水性聚氨酯的性能是最佳的,GR改性后的水性聚氨酯乳液均有著良好的穩(wěn)定性能,改性后的GR/WPU復(fù)合膜熱尺寸穩(wěn)定性大大增加,熔點(diǎn)在180℃以上,拉伸強(qiáng)度的提升比較顯著,提升了應(yīng)用于鋰離子電池隔膜的安全性。改性后的GR/WPU復(fù)合膜有著極佳的吸液率。然后將復(fù)合膜裝配在扣式電池中,對(duì)其離子電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)量計(jì)算,得出該復(fù)合膜電池體系的離子電導(dǎo)率,可滿(mǎn)足用于鋰離子電池隔膜的離子電導(dǎo)率要求。氧化石墨烯同樣能改善水性聚氨酯的熱尺寸穩(wěn)定性、拉伸強(qiáng)度、吸液率。在GO的添加量為0.2wt%時(shí),GO/WPU膜的性能是最佳的,在160℃時(shí)熱尺寸橫向收縮率、拉伸強(qiáng)度、吸液率均比未添加GO的水性聚氨酯膜性能要好,但性能的改善不明顯,隨著GO的添加量繼續(xù)增加,GO/WPU膜的熱穩(wěn)定性、拉伸強(qiáng)度、吸液率都開(kāi)始下降。綜上所述,適量的石墨烯添加進(jìn)水性聚氨酯中可以顯著提高水性聚氨酯的各項(xiàng)理化性能,該膜材料有望成為鋰離子電池膈膜的備選材料之一。
【學(xué)位授予單位】：福建師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM912;TB383.2
【圖文】：

徑的最佳值１２３．２ｎｍ邋（—般來(lái)說(shuō)，ＷＰＵ乳液的粒徑越小，乳液越穩(wěn)定）。造成上述逡逑現(xiàn)象的原因是因?yàn)樵冢抑抵挥校保吹那闆r下，此時(shí)的－ＮＣＯ／－ＯＨ比值較小，水性聚逡逑氨酯預(yù)聚體的分子量比較大，反應(yīng)粘度較大，不利于乳液在乳化過(guò)程中的分散。隨逡逑著Ｒ值的增大，當(dāng)Ｒ值為１．５時(shí)，水性聚氨酯中硬段含量相對(duì)較少，極性基團(tuán)較少，逡逑分子間相互作用力較弱，乳液在乳化過(guò)程中容易分散，乳液的平均粒徑小。隨著Ｒ逡逑值的從１．５增大到１．７，ＴＤＩ含量增大，水性聚氨酯中硬段含量也隨之增大，這時(shí)候逡逑水性聚氨酯中極性基團(tuán)如脲基、氨基甲酸酯基增多，分子間相互作用力逐漸增強(qiáng)，逡逑產(chǎn)生的物理交聯(lián)增多，體系的粘度增強(qiáng)，乳液在乳化過(guò)程中需要更強(qiáng)的剪切力進(jìn)行逡逑分散，使得分散性能下降，粒徑增大［９１］。從表１－４明顯可以看出，通過(guò)離心穩(wěn)定性逡逑測(cè)試，乳液均無(wú)明顯的沉淀，說(shuō)明制備出的水性聚氨酯乳液穩(wěn)定性較好，均可在室逡逑溫條件下成膜，這是由于在預(yù)聚體上引入了邋６．１１％含量的親水基團(tuán)ＤＭＰＡ，這些親逡逑水基團(tuán)的存在，使水性聚氨酯具有良好的水分散性和自乳化性。逡逑１．３．３不同Ｒ值的ＷＰＵ薄膜的紅外光譜表征逡逑

水性聚氨酯中構(gòu)成硬段的－ＮＣＯ增多，乳化時(shí)，形成極性基團(tuán)使得分子間的逡逑作用力增強(qiáng)，成膜后硬段分子鏈間形成微區(qū)，起到了物理交聯(lián)的作用進(jìn)而增加逡逑了相互作用，使得水性聚氨酯膜的拉伸強(qiáng)度增大。圖１－３更加宏觀的反應(yīng)了不同Ｒ逡逑值的水性聚氨酯膜的拉伸強(qiáng)度。逡逑１．３．６不同Ｒ值的ＷＰＵ薄膜的吸液率逡逑表１－７不同Ｒ值的水性聚氨酯膜的吸液率逡逑Ｔａｂｌｅ邋１－７邋Ｔｈｅ邋ａｂｓｏｒｂｅｎｃｙ邋ｏｆ邋ＷＰＵ邋ｍｅｍｂｒａｎｅｓ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ＮＣＯ／ＯＨ邋ｍｏｌａｒ邋ｒａｔｉｏｓ逡逑邐＾邐吸液率邐逡逑Ｒ＝１．４邐５４．２％逡逑Ｒ＝１．５邐６７．３％逡逑Ｒ＝１．６邐８６．２％逡逑Ｒ＝１．７邐９７．８％逡逑３１逡逑

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 崔書(shū)健;;恒利寶 石墨烯錦綸引領(lǐng)者[J];紡織科學(xué)研究;2019年08期

2 劉剛鑠;戴樹(shù)璽;高亞鴿;顧玉宗;;缺陷態(tài)結(jié)構(gòu):開(kāi)啟石墨烯特殊性質(zhì)和應(yīng)用之門(mén)的鑰匙[J];材料導(dǎo)報(bào);2019年19期

3 周文韜;;淺談石墨烯在生產(chǎn)中的應(yīng)用[J];石化技術(shù);2019年07期

4 南風(fēng);;2019石墨烯企業(yè)100強(qiáng)[J];互聯(lián)網(wǎng)周刊;2019年16期

5 《物理化學(xué)學(xué)報(bào)》編輯部;;專(zhuān)訪中國(guó)石墨烯領(lǐng)軍人物：劉忠范院士及他的團(tuán)隊(duì)[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2019年08期

6 閆守文;;石墨烯在橡膠中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];化工設(shè)計(jì)通訊;2019年08期

7 張霞;黃剛;周超;袁小亞;賀俊璽;馮曼曼;劉昭;;石墨烯在瀝青復(fù)合材料中的研究現(xiàn)狀[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2019年07期

8 錢(qián)伯章;;石墨烯材料制備技術(shù)及應(yīng)用研究進(jìn)展[J];石油和化工節(jié)能;2016年01期

9 ;年產(chǎn)100噸石墨烯粉體生產(chǎn)線(xiàn)在常州投運(yùn)[J];中國(guó)粉體工業(yè);2013年06期

10 ;石墨烯標(biāo)委會(huì)擬成立 石墨烯標(biāo)準(zhǔn)化制定企業(yè)待定[J];中國(guó)粉體工業(yè);2013年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 邢瑞光;李亞男;張邦文;;功能化石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料的制備及介電性能研究[A];2019年第四屆全國(guó)新能源與化工新材料學(xué)術(shù)會(huì)議暨全國(guó)能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)材料學(xué)術(shù)研討會(huì)摘要集[C];2019年

2 王慶國(guó);張煒;王凱;王莎莎;;石墨烯在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用展望[A];第十八屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)——分2 中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展論壇論文集[C];2016年

3 劉東;李麗波;由天艷;;電化學(xué)制備氮摻雜石墨烯及其在催化氧氣還原反應(yīng)中的應(yīng)用[A];第十三屆全國(guó)電分析化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議論文摘要集[C];2017年

4 王瑩;劉子順;;通過(guò)缺陷設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)石墨烯的自發(fā)卷起和組裝[A];2018年全國(guó)固體力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議摘要集（上）[C];2018年

5 高超;方波;;石墨烯宏觀組裝及多功能復(fù)合材料[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)2017全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題M：高分子共混與復(fù)合體系[C];2017年

6 李永軍;楊陽(yáng);戴靜;黃曉宇;;功能化石墨烯、氟化石墨烯及石墨烷的制備[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)2017全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題O：共價(jià)骨架高分子與二維高分子[C];2017年

7 梁秀敏;江雷;程群峰;;仿生石墨烯纖維研究進(jìn)展[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)2017全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題M：高分子共混與復(fù)合體系[C];2017年

8 方浩明;白樹(shù)林;;三維石墨烯填充高導(dǎo)熱彈性體[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)2017全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題M：高分子共混與復(fù)合體系[C];2017年

9 許亮;鄒聰;董鑒銳;張興權(quán);羅銘;左明明;曹振興;;氧化石墨烯涂層的制備及其性能表征[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)2017全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題K：高性能高分子[C];2017年

10 張學(xué)薇;徐晨;汪洋;尹少騫;王韞璐;趙沛;王宏濤;;石墨烯轉(zhuǎn)移方法[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)-2017暨慶祝中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)成立60周年大會(huì)論文集（A）[C];2017年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 本報(bào)記者 王彥彬;石墨烯將怎樣改變通信？[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2016年

2 本報(bào)記者 倪偉;石墨烯概念持續(xù)升溫[N];中國(guó)證券報(bào);2019年

3 重慶商報(bào)-上游新聞?dòng)浾?嚴(yán)薇;諾獎(jiǎng)得主科斯提亞·諾沃肖洛夫：重慶石墨烯產(chǎn)業(yè)大有可為[N];重慶商報(bào);2019年

4 本報(bào)記者 樊小帥;石墨烯引領(lǐng)采暖新風(fēng)尚[N];延安日?qǐng)?bào);2019年

5 宗華;科學(xué)家發(fā)明石墨烯染發(fā)劑[N];中國(guó)科學(xué)報(bào);2018年

6 通訊員 謝桂玲;加快推進(jìn)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展[N];廈門(mén)日?qǐng)?bào);2019年

7 記者 尚麗;石墨烯增效復(fù)合肥為林業(yè)生態(tài)建設(shè)提質(zhì)增效[N];大同日?qǐng)?bào);2019年

8 特派記者 師琰;東旭光電聯(lián)手曼大合作開(kāi)發(fā)懸浮傳感芯片[N];21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道;2019年

9 本報(bào)記者 李禾;中英聯(lián)手攻關(guān)懸浮石墨烯傳感芯片[N];科技日?qǐng)?bào);2019年

10 馬琳 商龔平;我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)化亟需邁過(guò)三道坎[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2019年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 Mehboob Hassan;[D];東北師范大學(xué);2019年

2 彭鵬;功能性二維材料的制備、表征和場(chǎng)效應(yīng)性能調(diào)控研究[D];東北師范大學(xué);2019年

3 陳棟;半實(shí)物仿真系統(tǒng)中電磁目標(biāo)模擬器的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華東師范大學(xué);2019年

4 陳博;石墨烯及其衍生材料海水淡化輸運(yùn)機(jī)理研究[D];武漢大學(xué);2019年

5 孫琛;基于石墨烯等離子體的多窗口類(lèi)電磁誘導(dǎo)透明效應(yīng)及納米天線(xiàn)研究[D];上海交通大學(xué);2017年

6 王霄鵬;功能化石墨烯基材料用于能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換[D];北京理工大學(xué);2017年

7 姜越;石墨烯基功能復(fù)合材料的制備及其應(yīng)用研究[D];北京理工大學(xué);2017年

8 張鵬;功能化石墨烯—杯芳烴復(fù)合材料的制備及其性能研究[D];北京理工大學(xué);2016年

9 郭輝;金屬表面上外延石墨烯的硅/鍺及其氧化物插層與結(jié)構(gòu)物性研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所);2019年

10 王子瑩;半導(dǎo)體氧化物與石墨烯復(fù)合材料的表面調(diào)控及其室溫NO_2氣體傳感性能的研究[D];吉林大學(xué);2019年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 賈娜娜;類(lèi)石墨烯MoS_2儲(chǔ)鈉性能的第一性原理研究[D];武漢科技大學(xué);2019年

2 呂智敏;多氨基凝膠多糖/氧化石墨烯復(fù)合材料的制備和吸附性能研究[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2019年

3 趙娟平;單層石墨烯電子結(jié)構(gòu)、光學(xué)與熱力學(xué)性能研究[D];陜西理工大學(xué);2019年

4 趙世亮;石墨烯壓力傳感器工藝設(shè)計(jì)與加工關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2019年

5 張珂;低溫等離子體制備氮摻雜石墨烯基電極[D];武漢科技大學(xué);2019年

6 石凱;石墨烯基二維納米材料層間調(diào)控及電化學(xué)性能研究[D];中北大學(xué);2019年

7 曹祥康;石墨烯納米片/環(huán)氧富鋅復(fù)合涂層防腐性能及機(jī)理研究[D];武漢科技大學(xué);2019年

8 師睿;多羧酸配位稀土發(fā)光配合物及其氧化石墨烯復(fù)合材料的合成、熒光和抑菌性質(zhì)研究[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2019年

9 王元江;石墨烯改性及其吸附阿司匹林分子的第一性原理研究[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2019年

10 邱碩;稀土釤發(fā)光材料的合成及性能[D];陜西科技大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2729171