石墨烯材料自被發(fā)現(xiàn)以來(lái),由于其穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能備受研究人員青睞,石墨烯/彈性體復(fù)合材料也是目前乃至未來(lái)的研究熱點(diǎn)。本論文研究了某公司采用玉米秸稈等為原材料制備的生物質(zhì)石墨烯在聚氨酯和丁苯橡膠兩種彈性體材料中的應(yīng)用。BG-A和BG-B均為實(shí)驗(yàn)室自制改性生物質(zhì)石墨烯,其中BG-A分散液采用生物質(zhì)石墨烯經(jīng)甲苯二異氰酸酯(TDI)改性制得,分散介質(zhì)為N,N-二甲基甲酰胺(DMF);BG-B粉體采用生物質(zhì)石墨烯經(jīng)γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性制得。對(duì)BG-A和BG-B進(jìn)行掃描電鏡、透射電鏡和拉曼光譜等表征,確定BG-A和BG-B都不是單片層結(jié)構(gòu)且含有雜質(zhì)和缺陷,這對(duì)其自身性能有一定消極影響,但易與有機(jī)基體復(fù)合,為石墨烯/彈性體復(fù)合材料的制備奠定基礎(chǔ)。采用溶液共混法將BG-A分散液與聚氨酯(PU)混合制得復(fù)合漿料,該過(guò)程采用DMF為有機(jī)溶劑,采用流延成型工藝制備出BG-A/PU復(fù)合材料,研究復(fù)合漿料粘度與溫度的關(guān)系,流延成型時(shí)基底溫度與成膜形態(tài)的關(guān)系;采用掃描電鏡觀察BG-A/PU復(fù)合材料的斷面形貌,研究BG-A添加量不同時(shí)BG-A/PU復(fù)合材料的力學(xué)性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能、熱學(xué)性能、耐水性、親疏水性和導(dǎo)熱系數(shù),結(jié)果表明:復(fù)合漿料粘度隨溫度的升高而降低,水浴加熱溫度為50℃時(shí)除氣泡效果較好,流延基底溫度為30℃時(shí)成膜形態(tài)最佳;BG-A/PU復(fù)合材料相對(duì)純PU材料斷裂面更粗糙,界面作用增強(qiáng);BG-A添加量為1wt%時(shí),BG-A/PU復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值43.8MPa,較純PU材料提高39.1%;BG-A添加量為0.25wt%時(shí),BG-A/PU復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到最大值0.205 W/(m·K),較純PU材料提高20.0%;BG-A添加量為0.75wt%時(shí),BG-A/PU復(fù)合材料的吸水率最低,耐水性能最好,同時(shí)疏水性達(dá)到最優(yōu);BG-A添加量為0.5wt%和1wt%時(shí),BG-A/PU復(fù)合材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度相對(duì)純PU材料分別提高了8℃和4℃。采用機(jī)械共混法制備BG-B/SBR復(fù)合材料,體系中炭黑N220和BG-B共同作為補(bǔ)強(qiáng)填料。首先對(duì)BG-B添加量不同時(shí)混煉膠的硫化曲線、門尼粘度等進(jìn)行了研究,然后探究BG-B添加量對(duì)硫化膠的斷面形貌、力學(xué)性能、熱學(xué)性能、抗?jié)窕阅芎湍ズ男阅艿挠绊?結(jié)果表明:BG-B添加量由0增加到1wt%的過(guò)程中,混煉膠硫化過(guò)程中的最低扭矩、最高扭矩和門尼粘度都呈先增加后減小的趨勢(shì),焦燒時(shí)間變化不明顯,正硫化時(shí)間逐漸增加;BG-B/SBR硫化膠相對(duì)不加BG-B的硫化膠拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、300%定伸應(yīng)力和硬度都有所增加,斷裂伸長(zhǎng)率降低;BG-B用量為0.5wt%時(shí),硫化膠的撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和300%定伸應(yīng)力最高,與未添加BG-B的硫化膠相比撕裂強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度分別提高了20.3%和14.8%,300%定伸應(yīng)力提高了43.2%;硫化膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨BG-B添加量的增加稍有升高,動(dòng)態(tài)損耗因子隨BG-B添加量的增加呈先減小后增加的趨勢(shì);BG-B添加量為0.5wt%時(shí),硫化膠的抗?jié)窕宰顝?qiáng),此時(shí)硫化膠的導(dǎo)熱系數(shù)為0.4029 W/(m·K),相對(duì)未加BG-B的硫化膠提升30.1%,磨耗體積降低到0.139cm~3,相對(duì)未加BG-B的硫化膠減少30.5%。
【學(xué)位單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ127.11
【部分圖文】：

04 年英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)家安德烈·K·蓋姆等通過(guò)微了單層石墨烯[1]。石墨烯憑借它特有的的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的性能。材料發(fā)展歷程一種神奇的元素，它既可以組成世界上最堅(jiān)硬的物質(zhì)—金剛石墨衍生物：富勒烯、碳納米管和石墨烯。碳納米管還沒(méi)有的碳元素形成的單質(zhì)包括金剛石、石墨和 C60，它們都是三管被科研人員發(fā)現(xiàn)，人們對(duì)碳元素構(gòu)成單質(zhì)的結(jié)構(gòu)有了新的也極大的促進(jìn)了石墨烯的發(fā)現(xiàn)及發(fā)展。2004 年英國(guó)曼徹斯特 Geim 和 Novoselov 通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械剝離法[1]得到單層石墨次重大發(fā)現(xiàn)，兩位科學(xué)家因此獲得 2010 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)石墨烯都是 C-C 鍵由 sp2 結(jié)合形成的密集蜂窩狀晶體結(jié)構(gòu)，米管、富勒烯和石墨都可以看成單層石墨烯的衍生物，如圖

圖 1.2 Hummers 法法制備氧化石墨烯原理示意圖[10]Fig. 1.2 Schematic diagram of hummers method to prepare graphene oxid合當(dāng)下綠色、無(wú)污染的生產(chǎn)潮流，科研人員開發(fā)出綠色有效的化石墨烯[12]。Zhu[13]等發(fā)現(xiàn)可以采用葡萄糖作為氧化石墨烯的種方法可以得到石墨烯水分散液，但是分散液的濃度一般較an Kim[14]等證實(shí)右旋糖酐也可以和葡萄糖、果糖、蔗糖一樣作定劑，其產(chǎn)物石墨烯的分散濃度可以達(dá) 1mg/mL。Wang[15]等采水合肼同樣起到還原氧化石墨烯的作用。除此之外， Xu[16]等替其它綠色還原劑，同樣可以還原氧化石墨烯，并且他們成功墨烯-多巴胺復(fù)合材料，而且這種復(fù)合材料具有仿生功能。烯可以采用上述多種方法進(jìn)行制備，但這幾種方法均存在生產(chǎn)業(yè)規(guī)模化較難實(shí)現(xiàn)等問(wèn)題，這會(huì)阻礙石墨烯在一些平價(jià)復(fù)合材本論文實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用的石墨烯是生物質(zhì)石墨烯，該產(chǎn)品由某[17]

圖 1.3 流延成型的工藝流程[37]Fig. 1.3 Process of tape casting[37] 有機(jī)流延成型工藝根據(jù)溶劑種類的不同，流延成型工藝可以分為有機(jī)流延成型工藝和水基流延成工藝兩大類。有機(jī)流延工藝研究和應(yīng)用的比較早，在陶瓷制備的應(yīng)用上已經(jīng)比較熟。常用的有機(jī)溶劑包括甲苯、二甲苯、乙醇和三氯乙烯等，在實(shí)際生產(chǎn)中則常乙醇/甲苯、乙醇/三氯乙烯等二元共沸溶劑[38]。有機(jī)溶劑在空氣中易揮發(fā)，具有低的表面張力，而且對(duì)漿料具有相容性，因此有機(jī)流延成型工藝添加劑的選擇范廣泛，溶劑揮發(fā)快，干燥時(shí)間短，易制備成強(qiáng)度高、柔韌性好、結(jié)構(gòu)均勻、坯體陷尺寸小的陶瓷薄板。但有機(jī)溶劑有一定的毒性，會(huì)給人類呼吸道和皮膚帶來(lái)危，污染生態(tài)環(huán)境，而且生產(chǎn)成本較高，具有成品有機(jī)物含量高、密度低、流延成易開裂等缺點(diǎn)，這些都一定程度的阻礙了有機(jī)流延成型工藝的研究和應(yīng)用。 水基流延成型工藝近些年來(lái)，水基流延成型工藝因其低污染、低成本、高成品率的優(yōu)點(diǎn)得到廣泛
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2874452