本文關(guān)鍵詞：氧化石墨烯助分散凹凸棒土納米復(fù)合物的制備及其在聚合物改性中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 聚合物納米復(fù)合材料 氧化石墨烯 凹凸棒土 多維度 協(xié)同效應(yīng)

【摘要】：作為天然的一維納米材料,凹凸棒土(ATT)價(jià)格低廉儲(chǔ)量豐富,是一種很有潛力的增強(qiáng)體,能夠提升聚合物的機(jī)械性能,但是凹凸棒土自身容易發(fā)生團(tuán)聚、與聚合物基體的相容性較差。目前,由不同維度納米材料制備而成的多維納米復(fù)合材料開始成為研究熱點(diǎn),利用不同維度納米材料團(tuán)聚方式的差異組裝成特定的結(jié)構(gòu),可以利用這些差異相互抑制彼此的團(tuán)聚發(fā)生,提高與聚合物的相容性,同時(shí)這種多維納米復(fù)合材料兼有兩種材料各自的優(yōu)點(diǎn)。本文選取二維的氧化石墨烯(GO)為助分散載體,一維的凹凸棒土為受體,組裝生成新型納米復(fù)合增強(qiáng)體,探究了納米復(fù)合增強(qiáng)體的制備及其在聚合物中的應(yīng)用。本課題的主要研究?jī)?nèi)容如下：1、用硅烷偶聯(lián)劑KH550對(duì)凹凸棒土進(jìn)行表面修飾,得到了含有氨基的改性凹凸棒土(ATT-KH550),并選取二維的氧化石墨烯為納米載體,通過在水溶液中靜電組裝的方法制備氧化石墨烯助分散凹凸棒土(GO-ATT)。調(diào)節(jié)氧化石墨烯與改性凹凸棒土的比例,得到了凹凸棒土含量不同的GO-ATT增強(qiáng)體,并研究了其結(jié)構(gòu)、形貌與性能。結(jié)果表明凹凸棒土均勻的附著于氧化石墨烯片層上,同時(shí)在組裝過程中氧化石墨烯片層沒有產(chǎn)生新的缺陷,氧化石墨烯和凹凸棒土的晶體結(jié)構(gòu)也沒有改變。隨著凹凸棒土含量的提升,GO-ATT的片層間距逐漸增大,熱穩(wěn)定性逐漸提升。2、選取非極性的聚丙烯(PP)為聚合物基體,以凹凸棒土含量為90wt%的GO-ATT 1:9為增強(qiáng)填料,通過熔融共混法制備了不同GO-ATT1：9含量的氧化石墨烯助分散凹凸棒土改性PP復(fù)合材料(PP/GO-ATT),研究表明氧化石墨烯的引入改善了PP的熔融加工性能以及凹凸棒土在PP中的分散性,并提高了凹凸棒土對(duì)PP的增強(qiáng)作用。添加2wt%GO-ATT1：9時(shí),PP復(fù)合材料力學(xué)性能最好,其拉伸模量、楊氏模量和儲(chǔ)能模量分別比純PP提升了53.5%、143.8%和37.3%。由于GO-ATT的熱穩(wěn)定性不如凹凸棒土,所以GO-ATT對(duì)PP熱分解溫度的提升效果不及凹凸棒土。3、本章選取水溶性的聚乙烯醇(PVA)為聚合物基體,以不同組成的GO-ATT為增強(qiáng)填料,通過溶液共混法制備了氧化石墨烯助分散凹凸棒土改性PVA復(fù)合材料(PVA/GO-ATT),同時(shí)制備了聚乙烯醇／氧化石墨烯復(fù)合材料(PVA/GO)和聚乙烯醇／凹凸棒土復(fù)合材料(PVA/ATT)進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)表明,氧化石墨烯的加入使凹凸棒土在PVA中的均勻分散,與單一的氧化石墨烯和凹凸棒土填料相比,GO-ATT具有更高的增強(qiáng)效率,氧化石墨烯和凹凸棒土表現(xiàn)出協(xié)同增強(qiáng)效應(yīng)。GO-ATT中氧化石墨烯和凹凸棒土的比例為1：9時(shí)為最優(yōu)配比,此時(shí)PVA復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性最好,其儲(chǔ)能模量、拉伸強(qiáng)度和楊氏模量分別比純PVA提升了83.6%、41.4%和117.4%,熱分解溫度提升了103℃,甚至優(yōu)于凹凸棒土的改性效果。4、選取非極性的聚苯乙烯(PS)為聚合物基體,以不同組成的GO-ATT為增強(qiáng)填料,通過溶液共混法制備了填料比為1wt%的氧化石墨烯助分散凹凸棒土改性聚苯乙烯復(fù)合材料(PS/GO-ATT),研究表明氧化石墨烯的引入改善了凹凸棒土在PS中的分散性,并提高了凹凸棒土對(duì)PS的增強(qiáng)作用,GO-ATT 1:9對(duì)PS復(fù)合材料力學(xué)性能的改善最為明顯,其儲(chǔ)能模量提升了75.4%。與凹凸棒土大幅度提升PS的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度不同,GO-ATT對(duì)PS的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度沒有明顯的改變,GO-ATT 2:8對(duì)PS熱穩(wěn)定性的改善最為顯著,氧化石墨烯起到了良好的阻隔作用。
【關(guān)鍵詞】：聚合物納米復(fù)合材料 氧化石墨烯 凹凸棒土 多維度 協(xié)同效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB33
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-34
• 1.1 引言10-11
• 1.2 凹凸棒土及其聚合物納米復(fù)合材料11-15
• 1.2.1 凹凸棒土的結(jié)構(gòu)與性能11-13
• 1.2.2 凹凸棒土的表面處理方法及其在聚合物改性中的應(yīng)用13-15
• 1.3 氧化石墨烯及其聚合物納米復(fù)合材料15-17
• 1.3.1 氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)與性能15
• 1.3.2 氧化石墨烯的應(yīng)用15-16
• 1.3.3 氧化石墨烯改性聚合物復(fù)合材料的制備方法16-17
• 1.4 氧化石墨烯對(duì)納米材料在聚合物基體中的助分散作用17-24
• 1.4.1 對(duì)零維材料的助分散18-19
• 1.4.2 對(duì)一維材料的助分散19-21
• 1.4.3 對(duì)二維材料的助分散21-24
• 1.5 本論文的研究意義和主要內(nèi)容24
• 參考文獻(xiàn)24-34
• 第二章 氧化石墨烯助分散凹凸棒土納米復(fù)合物的制備及表征34-44
• 2.1 引言34
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分34-36
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料34-35
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器35
• 2.2.3 氧化石墨烯的制備35
• 2.2.4 凹凸棒土的改性35-36
• 2.2.5 氧化石墨烯助分散凹凸棒土(GO-ATT)的制備36
• 2.3 樣品表征36-37
• 2.3.1 Zeta電位測(cè)試36
• 2.3.2 透射電鏡測(cè)試(TEM)36-37
• 2.3.3 掃描電鏡測(cè)試(SEM)37
• 2.3.4 紅外光譜測(cè)試(FT-IR)37
• 2.3.5 拉曼光譜測(cè)試(Raman)37
• 2.3.6 X射線衍射測(cè)試(XRD)37
• 2.3.7 熱失重分析測(cè)試(TGA)37
• 2.4 結(jié)果與討論37-42
• 2.4.1 GO-ATT的Zeta電位分析37-38
• 2.4.2 GO-ATT的形貌分析38-39
• 2.4.3 GO-ATT的紅外光譜分析39-40
• 2.4.4 GO-ATT的拉曼光譜分析40
• 2.4.5 GO-ATT的XRD分析40-41
• 2.4.6 GO-ATT的熱失重分析41-42
• 2.5 結(jié)論42
• 參考文獻(xiàn)42-44
• 第三章 氧化石墨烯助分散凹凸棒土納米復(fù)合物對(duì)聚丙烯的改性研究44-58
• 3.1 引言44-45
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分45-46
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料45
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器45
• 3.2.3 氧化石墨烯助分散凹凸棒土改性聚丙烯(PP/GO-ATT)的制備45-46
• 3.3 樣品表征46-47
• 3.3.1 X射線衍射測(cè)試(XRD)46
• 3.3.2 掃描電鏡測(cè)試(SEM)46-47
• 3.3.3 拉伸測(cè)試47
• 3.3.4 動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析測(cè)試(DMA)47
• 3.3.5 熱失重分析測(cè)試(TGA)47
• 3.4 結(jié)果與討論47-55
• 3.4.1 PP/GO-ATT的加工性能分析47-49
• 3.4.2 PP/GO-ATT的XRD分析49-50
• 3.4.3 PP/GO-ATT的SEM分析50-52
• 3.4.4 PP/GO-ATT的拉伸性能分析52-53
• 3.4.5 PP/GO-ATT的DMA分析53-54
• 3.4.6 PP/GO-ATT的TGA分析54-55
• 3.5 結(jié)論55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 第四章 氧化石墨烯助分散凹凸棒土納米復(fù)合物對(duì)聚乙烯醇的改性研究58-70
• 4.1 引言58
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分58-60
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑58
• 4.2.2 儀器設(shè)備58-59
• 4.2.3 氧化石墨烯助分散凹凸棒土改性聚乙烯醇(PVA/GO-ATT)的制備59-60
• 4.3 樣品表征60-61
• 4.3.1 X射線衍射測(cè)試(XRD)60
• 4.3.2 掃描電鏡測(cè)試(SEM)60
• 4.3.3 拉伸測(cè)試60
• 4.3.4 動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析測(cè)試(DMA)60-61
• 4.3.5 熱失重分析測(cè)試(TGA)61
• 4.4 結(jié)果與討論61-68
• 4.4.1 PVA/GO-ATT的形貌分析61-62
• 4.4.2 PVA/GO-ATT的XRD分析62
• 4.4.3 PVA/GO-ATT的斷面SEM分析62-63
• 4.4.4 PVA/GO-ATT的拉伸性能分析63-65
• 4.4.5 PVA/GO-ATT的DMA分析65-67
• 4.4.7 PVA/GO-ATT的TGA分析67-68
• 4.5 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-70
• 第五章 氧化石墨烯助分散凹凸棒土納米復(fù)合物對(duì)聚苯乙烯的改性研究70-78
• 5.1 引言70
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分70-71
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)原料70
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器70-71
• 5.2.3 氧化石墨烯助分散凹凸棒土改性聚苯乙烯(PS/GO-ATT)的制備71
• 5.3 樣品表征71-72
• 5.3.1 X射線衍射測(cè)試(XRD)71
• 5.3.2 掃描電鏡測(cè)試(SEM)71
• 5.3.3 動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析(DMA)71-72
• 5.3.4 差示掃描量熱分析(DSC)72
• 5.3.5 熱失重分析(TGA)72
• 5.4 結(jié)果與討論72-77
• 5.4.1 PS/GO-ATT的XRD分析72-73
• 5.4.2 PS/GO-ATT的SEM分析73-74
• 5.4.3 PS/GO-ATT的DMA分析74-75
• 5.4.4 PS/GO-ATT的DSC分析75-76
• 5.4.5 PS/GO-ATT的TGA分析76-77
• 5.5 結(jié)論77
• 參考文獻(xiàn)77-78
• 第六章 總結(jié)與展望78-79
• 致謝79-80
• 碩士期間發(fā)表論文80

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 楊敬賀;楚明超;;氧化石墨烯和石墨烯在催化領(lǐng)域中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];化學(xué)研究;2014年04期

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本文編號(hào)：646630