TPU/GO-ODA复合材料的结构与导电性能
发布时间：2020-12-15 00:08
目的以十八烷基胺（ODA）修饰的氧化石墨烯（GO-ODA）和热塑性聚氨酯（TPU）为主要材料,制备具有良好导电性能的复合材料。方法采用溶液浇注法与热压工艺制备热塑性聚氨酯/功能化石墨烯（TPU/GO-ODA）复合材料,考察GO-ODA的结构和导电性能,分析GO-ODA对TPU/GO-ODA复合材料的导电性能、拉伸-电阻敏感性的影响。结果 GO-ODA的导电性能明显优于GO;所制备的TPU/GO-ODA复合材料具有良好的导电性能,且它的拉伸-电阻敏感行为可重复性良好。结论 TPU/GO-ODA具有良好的导电性能、应变响应能力和可重复性。
【文章来源】：包装工程. 2017年13期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
ODA,GO和GO-ODA的红外光谱
则相反，两者都与应变引起的导电通路和隧道距离改变有关。经过10次循环，TPU/GO-ODA的最大响应强度和循环终点响应强度基本稳定，这表明所制备的TPU/GO-ODA复合材料的拉敏效应重复性和稳定性良好。当施加在试样上的应力作用消失后，R/R0恢复到初始值，导电网络也可以重新恢复到初始状态[11]。这归因于石墨烯复合材料独有的二维结构，使外界应力更易传递到石墨烯，同时，聚合物中分散均匀的石墨烯在经历循环外力下，导电网络的稳定结构可重复，从而使复合材料的导电性能实现了良好的重复性和稳定性[12]。图2TPU/GO-ODA的电阻应变行为曲线Fig.2Resistance-strainbehaviorofTPU/GO-ODA2.2.3WAXD和SAXS结果分析石墨烯在TPU中的分散可以用WAXD来表征，TPU及其填料的质量分数为2.0%时，复合材料的WAXD曲线见图3。纯TPU在2θ为15°~25°范围内呈现1个大宽峰，峰值约为20.3°，这表明TPU类聚合物表现出低结晶性能[13]。在TPU中加入质量分数为2.0%的GO或GO-ODA后，复合材料在最高峰附近出现了小峰，这可能是填料的加入或高温热处理促进了TPU硬段的微晶形成[14]。此外，TPU/GO复合材料在2θ为24°附近出现了1个微小的峰，这可能是由于石墨烯片层在复合材料中的团聚所造成的[15]。相应的TPU/GO-ODA则没有这种情况出现，说明经ODA修饰后，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的质量分数均为2.0%）的一维电子密度函数曲线见图4，通过Stroble[16]方法可以定量计算出晶体的长周期及片晶厚度，见表1。一般而言，晶体的长周期和片晶厚度越大，说明晶体结构越完善。由表1可知，加入填料后，TPU的晶体长周期和片晶厚度均有所增大，说明石墨烯对TPU结晶有促进作用。TPU
第38卷第13期杨会歌等：TPU/GO-ODA复合材料的结构与导电性能·49·图3TPU,TPU/GO和TPU/GO-ODA的一维广角X射线散射图Fig.31D-WAXScuresofTPU,TPU/GOandTPU/GO-ODA图4TPU,TPU/GO和TPU/GO-ODA的一维电子密度函数曲线Fig.4One-dimensionalcorrelationfunctionK(Z)curvesofdifferentfillers表1TPU,TPU/GO和TPU/GO-ODA长周期和片晶厚度Tab.1ThelongperiodandlamellarthicknessofTPU,TPU/GOandTPU/GO-ODA材料长周期/nm片层厚度/nmTPU9.13.61TPU/GO10.564.68TPU/GO-ODA12.215.4的晶体长周期与片晶厚度增加的幅度较大，这可能是因为GO-ODA的还原程度更高，所含石墨烯片层较多，其诱导TPU结晶的能力更强。3结语GO接枝ODA的修饰，不仅提高了其热稳定性能，而且还能使部分GO得到还原，使GO的电导率得到大幅度的提高。将质量分数为2.0%的GO和GO-ODA分别与TPU复合后，TPU/GO-ODA表现出良好的导电性能，且具有良好的应变响应能力和可重复性，GO和GO-ODA对TPU具有一定的诱导结晶能力，提高了晶体的长周期、片晶厚度，完善了晶体结构，该材料在拉-电传感器和智能结构等方面有良好的应用前景。参考文献：[1]樊美娟.智能包装的概念及分类[J].印刷质量与标准化,2012,20(2):10—14.FANMei-juan.TheConceptandClassificationofIn-telligentPackaging[J].PrintingQuality&Standardiza-tion,2012,20(2):10—14.[2]李慧,张军.各向异性导电胶膜的导电粒子电性能研究[J].郑州大学学报,2011,32(5):52—55.LIHui,ZHANGJun.AnalysisofConductiveParticleElectricCharacteristicsforAnisotropicConductiveAdhesiveFilm[J].JournalofZhengzhouUniversity,2011,32(5):52—55.[3]NOVOSELOVKS,GEIMAK,MOROZOVSV,etal.ElectricFieldEffectinAt
本文编号：2917263
【文章来源】：包装工程. 2017年13期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
ODA,GO和GO-ODA的红外光谱
则相反，两者都与应变引起的导电通路和隧道距离改变有关。经过10次循环，TPU/GO-ODA的最大响应强度和循环终点响应强度基本稳定，这表明所制备的TPU/GO-ODA复合材料的拉敏效应重复性和稳定性良好。当施加在试样上的应力作用消失后，R/R0恢复到初始值，导电网络也可以重新恢复到初始状态[11]。这归因于石墨烯复合材料独有的二维结构，使外界应力更易传递到石墨烯，同时，聚合物中分散均匀的石墨烯在经历循环外力下，导电网络的稳定结构可重复，从而使复合材料的导电性能实现了良好的重复性和稳定性[12]。图2TPU/GO-ODA的电阻应变行为曲线Fig.2Resistance-strainbehaviorofTPU/GO-ODA2.2.3WAXD和SAXS结果分析石墨烯在TPU中的分散可以用WAXD来表征，TPU及其填料的质量分数为2.0%时，复合材料的WAXD曲线见图3。纯TPU在2θ为15°~25°范围内呈现1个大宽峰，峰值约为20.3°，这表明TPU类聚合物表现出低结晶性能[13]。在TPU中加入质量分数为2.0%的GO或GO-ODA后，复合材料在最高峰附近出现了小峰，这可能是填料的加入或高温热处理促进了TPU硬段的微晶形成[14]。此外，TPU/GO复合材料在2θ为24°附近出现了1个微小的峰，这可能是由于石墨烯片层在复合材料中的团聚所造成的[15]。相应的TPU/GO-ODA则没有这种情况出现，说明经ODA修饰后，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的质量分数均为2.0%）的一维电子密度函数曲线见图4，通过Stroble[16]方法可以定量计算出晶体的长周期及片晶厚度，见表1。一般而言，晶体的长周期和片晶厚度越大，说明晶体结构越完善。由表1可知，加入填料后，TPU的晶体长周期和片晶厚度均有所增大，说明石墨烯对TPU结晶有促进作用。TPU
第38卷第13期杨会歌等：TPU/GO-ODA复合材料的结构与导电性能·49·图3TPU,TPU/GO和TPU/GO-ODA的一维广角X射线散射图Fig.31D-WAXScuresofTPU,TPU/GOandTPU/GO-ODA图4TPU,TPU/GO和TPU/GO-ODA的一维电子密度函数曲线Fig.4One-dimensionalcorrelationfunctionK(Z)curvesofdifferentfillers表1TPU,TPU/GO和TPU/GO-ODA长周期和片晶厚度Tab.1ThelongperiodandlamellarthicknessofTPU,TPU/GOandTPU/GO-ODA材料长周期/nm片层厚度/nmTPU9.13.61TPU/GO10.564.68TPU/GO-ODA12.215.4的晶体长周期与片晶厚度增加的幅度较大，这可能是因为GO-ODA的还原程度更高，所含石墨烯片层较多，其诱导TPU结晶的能力更强。3结语GO接枝ODA的修饰，不仅提高了其热稳定性能，而且还能使部分GO得到还原，使GO的电导率得到大幅度的提高。将质量分数为2.0%的GO和GO-ODA分别与TPU复合后，TPU/GO-ODA表现出良好的导电性能，且具有良好的应变响应能力和可重复性，GO和GO-ODA对TPU具有一定的诱导结晶能力，提高了晶体的长周期、片晶厚度，完善了晶体结构，该材料在拉-电传感器和智能结构等方面有良好的应用前景。参考文献：[1]樊美娟.智能包装的概念及分类[J].印刷质量与标准化,2012,20(2):10—14.FANMei-juan.TheConceptandClassificationofIn-telligentPackaging[J].PrintingQuality&Standardiza-tion,2012,20(2):10—14.[2]李慧,张军.各向异性导电胶膜的导电粒子电性能研究[J].郑州大学学报,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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