目的以十八烷基胺（ODA）修飾的氧化石墨烯（GO-ODA）和熱塑性聚氨酯（TPU）為主要材料,制備具有良好導(dǎo)電性能的復(fù)合材料。方法采用溶液澆注法與熱壓工藝制備熱塑性聚氨酯/功能化石墨烯（TPU/GO-ODA）復(fù)合材料,考察GO-ODA的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性能,分析GO-ODA對TPU/GO-ODA復(fù)合材料的導(dǎo)電性能、拉伸-電阻敏感性的影響。結(jié)果 GO-ODA的導(dǎo)電性能明顯優(yōu)于GO;所制備的TPU/GO-ODA復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電性能,且它的拉伸-電阻敏感行為可重復(fù)性良好。結(jié)論 TPU/GO-ODA具有良好的導(dǎo)電性能、應(yīng)變響應(yīng)能力和可重復(fù)性。 

【文章來源】：包裝工程. 2017年13期 北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

ODA,GO和GO-ODA的紅外光譜

則相反，兩者都與應(yīng)變引起的導(dǎo)電通路和隧道距離改變有關(guān)。經(jīng)過10次循環(huán)，TPU/GO-ODA的最大響應(yīng)強(qiáng)度和循環(huán)終點(diǎn)響應(yīng)強(qiáng)度基本穩(wěn)定，這表明所制備的TPU/GO-ODA復(fù)合材料的拉敏效應(yīng)重復(fù)性和穩(wěn)定性良好。當(dāng)施加在試樣上的應(yīng)力作用消失后，R/R0恢復(fù)到初始值，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)也可以重新恢復(fù)到初始狀態(tài)[11]。這歸因于石墨烯復(fù)合材料獨(dú)有的二維結(jié)構(gòu)，使外界應(yīng)力更易傳遞到石墨烯，同時(shí)，聚合物中分散均勻的石墨烯在經(jīng)歷循環(huán)外力下，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)可重復(fù)，從而使復(fù)合材料的導(dǎo)電性能實(shí)現(xiàn)了良好的重復(fù)性和穩(wěn)定性[12]。圖2TPU/GO-ODA的電阻應(yīng)變行為曲線Fig.2Resistance-strainbehaviorofTPU/GO-ODA2.2.3WAXD和SAXS結(jié)果分析石墨烯在TPU中的分散可以用WAXD來表征，TPU及其填料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%時(shí)，復(fù)合材料的WAXD曲線見圖3。純TPU在2θ為15°~25°范圍內(nèi)呈現(xiàn)1個(gè)大寬峰，峰值約為20.3°，這表明TPU類聚合物表現(xiàn)出低結(jié)晶性能[13]。在TPU中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%的GO或GO-ODA后，復(fù)合材料在最高峰附近出現(xiàn)了小峰，這可能是填料的加入或高溫?zé)崽幚泶龠M(jìn)了TPU硬段的微晶形成[14]。此外，TPU/GO復(fù)合材料在2θ為24°附近出現(xiàn)了1個(gè)微小的峰，這可能是由于石墨烯片層在復(fù)合材料中的團(tuán)聚所造成的[15]。相應(yīng)的TPU/GO-ODA則沒有這種情況出現(xiàn)，說明經(jīng)ODA修飾后，石墨烯在TPU的分散性得到了一定程度的提高。TPU，TPU/GO和TPU/GO-ODA（GO和GO-ODA的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為2.0%）的一維電子密度函數(shù)曲線見圖4，通過Stroble[16]方法可以定量計(jì)算出晶體的長周期及片晶厚度，見表1。一般而言，晶體的長周期和片晶厚度越大，說明晶體結(jié)構(gòu)越完善。由表1可知，加入填料后，TPU的晶體長周期和片晶厚度均有所增大，說明石墨烯對TPU結(jié)晶有促進(jìn)作用。TPU

第38卷第13期楊會(huì)歌等：TPU/GO-ODA復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電性能·49·圖3TPU,TPU/GO和TPU/GO-ODA的一維廣角X射線散射圖Fig.31D-WAXScuresofTPU,TPU/GOandTPU/GO-ODA圖4TPU,TPU/GO和TPU/GO-ODA的一維電子密度函數(shù)曲線Fig.4One-dimensionalcorrelationfunctionK(Z)curvesofdifferentfillers表1TPU,TPU/GO和TPU/GO-ODA長周期和片晶厚度Tab.1ThelongperiodandlamellarthicknessofTPU,TPU/GOandTPU/GO-ODA材料長周期/nm片層厚度/nmTPU9.13.61TPU/GO10.564.68TPU/GO-ODA12.215.4的晶體長周期與片晶厚度增加的幅度較大，這可能是因?yàn)镚O-ODA的還原程度更高，所含石墨烯片層較多，其誘導(dǎo)TPU結(jié)晶的能力更強(qiáng)。3結(jié)語GO接枝ODA的修飾，不僅提高了其熱穩(wěn)定性能，而且還能使部分GO得到還原，使GO的電導(dǎo)率得到大幅度的提高。將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%的GO和GO-ODA分別與TPU復(fù)合后，TPU/GO-ODA表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性能，且具有良好的應(yīng)變響應(yīng)能力和可重復(fù)性，GO和GO-ODA對TPU具有一定的誘導(dǎo)結(jié)晶能力，提高了晶體的長周期、片晶厚度，完善了晶體結(jié)構(gòu)，該材料在拉-電傳感器和智能結(jié)構(gòu)等方面有良好的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)：[1]樊美娟.智能包裝的概念及分類[J].印刷質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化,2012,20(2):10—14.FANMei-juan.TheConceptandClassificationofIn-telligentPackaging[J].PrintingQuality&Standardiza-tion,2012,20(2):10—14.[2]李慧,張軍.各向異性導(dǎo)電膠膜的導(dǎo)電粒子電性能研究[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào),2011,32(5):52—55.LIHui,ZHANGJun.AnalysisofConductiveParticleElectricCharacteristicsforAnisotropicConductiveAdhesiveFilm[J].JournalofZhengzhouUniversity,2011,32(5):52—55.[3]NOVOSELOVKS,GEIMAK,MOROZOVSV,etal.ElectricFieldEffectinAt


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