水辅混炼挤出聚苯乙烯/氧化石墨烯纳米复合材料的微观结构及流变与热性能
发布时间：2021-01-14 09:57
采用自主设计的水辅混炼挤出设备,制备3种氧化石墨烯（GO）含量（0.1%、0.3%、0.5%,质量分数,下同）的聚苯乙烯（PS）/GO纳米复合材料,观察样品的微观结构,测试其流变性能和热性能。结果表明,GO被较好剥离且呈网状较均匀地分散在PS基体中,这主要归因于螺杆混炼流场不断细化PS熔体中的GO悬浮液以及水对熔体的塑化和溶胀效应促进PS分子链插层进入GO片层之间的共同作用;低频区PS/GO样品的储能模量、复数黏度和松弛时间均比纯PS样品的高,这是因为较均匀分散的网状GO片与PS之间形成较强的分子间作用力,降低了PS分子链的活动性;PS/GO样品的热稳定性比纯PS样品的高,这归因于GO片在PS基体中呈网状分布和GO表面存在π键。
【文章来源】：中国塑料. 2016,30(06)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图２水辅助混炼挤出设备示意图??Ｆｉｇ．?２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ?ｏｆ?ｗａｔｅｒ－ａｓｓｉｓｔｅｄ?ｍｉｘｉｎｇ?ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ｕｓｅｄ?ｉｎ?ｔｈｉｓ?ｗｏｒｋ??
？?８０?？?水辅混炼挤出聚苯乙烯／氧化石墨烯纳米复合材料的微观结构及流变与热性能??生剥离而形成的单层或多层氧化石墨，呈现典型的准?原料．采用原位聚合法制备ＰＳ／ＧＯ纳米复合材料，如??二维片层结构，具有相当大的比表面积，片层表面富含?采用水辅助混炼挤出方法，有望省去对ＧＯ复杂的预??各种含氧基团［３］。图１为Ｇ（）片结构模型示意图ｗ。?处理过程，更加环保，且便于工业生产。最近，Ｍｉｕａｌ??ＧＯ表面上的羟基、环氧基和羧基等含氧基团赋予其较?等「１７］采用熔体混炼法，制备聚合物（包括高密度聚乙??好的亲水性，使其能在水中良好地分散［５］。同时，Ｇ（）?烯、线形低密度聚乙烯、聚丙烯、ＰＳ和聚碳酸酯）／热还??具有高的表面活性和润湿性能，易被小分子或聚合物?原石墨烯（ＴＲＧ）纳米复合材料。结果表明，ＴＲＧ在??剥离。因此，ＧＯ可很好地改善材料的物理性能４。然?ＰＳ和聚碳酸酯基体中的剥离敦果较差。??而，石墨烯的高成本、难分散及其与聚合物界面的弱结?综上，本文采用本课题组自行构建的水辅助混炼??合制约了其在聚合物中的应用「７］。结合聚合物的特?挤出设备制备ＰＳ／ＧＯ纳米复合材料，观察其微观结??点，研究者提出了对石墨烯或ＧＯ进行共价键或非共?构，测试其流变性能和热稳定性？并基于水促进ＧＯ剥??价键改性，获得不同表面性质的功能石墨烯材料，然后?离与分散的机理对结果进行分析。??与聚合物进行复合，制备强度高、耐磨性能好和导热性?ｉ??能高的聚合物／石墨烯（或ＧＯ）复合材料？。?７７??１．１主要原料??〇Ｈ?ＰＳ，ＰＧ?３３，熔体流动速率为?７．?９?ｇ／１０?ｍｉｎ（２００?Ｃ，??０?５?ｋｇ），镇江奇美化工有限公司；
层进人ＧＯ片层之间，并在整?频率的增加而逐渐与纯ＰＳ样品的接近，这是因为Ｇ（）??个混炼过程中保持ＧＯ处于被剥离的状态而不会重新?的加入量低，且随频率即样品所受剪切应力的提高，??团聚。第四，机筒排气口下培体压力的迅速降低使ＧＯ?ＧＯ的网状结构被破坏。??片层之间的水分子迅速汽化，促使ＧＯ片层进一步被?ＣｏｌｅＣｏｌｅ曲线［即７＊的虚部部分（彳〃）与实部部分??剥离并分散到基体中。水辅混炼挤出过程中ＧＯ在ＰＳ?（ｔ／）之间的关系曲线］可用于描述聚合物材料的黏弹性??溶体中的剥离过程如图４所示。?能和松弛行为，用于研究聚合物共混物的相分离现象，??也有研究者用于分析聚合物基纳米复合材料的微观结??悬ｆ液?柚真空?构［１７’２＜＞２１］。曲线如呈光滑半圆弧状，则纳米复合材料??眷温度和压力逐渐增加?Ｘ?为均相体系；如偏离该形状，则复合材料中纳米粒子呈??ｉ?Ｉ?＊?Ｋ?不均勻分散。图６为根据图５（ｂ）的数据绘制的纯ＰＳ??Ｗ丨兩＾挤出机?和ＰＳ／ＧＯ纳米复合材料样品的Ｃｏｌｅ－Ｃｏｌｅ曲线。如所??纳米材料?预料，纯ＰＳ样品的Ｃｏｌｅ＾Ｃｏｌｅ曲线呈光滑半圆弧状。??￣＾?ＰＳ／ＧＯ样品的ＣｏｌｅＣｏｌｅ曲线仍保持光滑半圆弧状，??图４水辅助混炼挤出过程中ＧＯ在ＰＳ熔体中的剥离示意图?与纯ＰＳ样品的相比？只是圆弧的半径变大，这表明Ｇ（）??Ｆｉｇ．?４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ?ｏｆ?Ｇ（）?ｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ?ｉｎ?ＰＳ?ｍｅｌｔ?在ＰＳ基体中分散较为均勾（这与上述ＴＥＭ观察的结??ｄｕｒｉｎｇ?ｗａｔｅｒ－ａｓｓｉｓｔｅｄ?ｍｉｘｉｎｇ?ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ?果吻合），只是?Ｇ（）使?ＰＳ?的松弛时间变长。?
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向应用的石墨烯制备研究进展[J]. 何大方,吴健,刘战剑,沈丽明,汪怀远,暴宁钟. 化工学报. 2015(08)
[2]聚丙烯基高含量埃洛石纳米管复合材料的制备和性能[J]. 邓成业,黄汉雄. 化工学报. 2013(10)
本文编号：2976693
【文章来源】：中国塑料. 2016,30(06)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图２水辅助混炼挤出设备示意图??Ｆｉｇ．?２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ?ｏｆ?ｗａｔｅｒ－ａｓｓｉｓｔｅｄ?ｍｉｘｉｎｇ?ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ｕｓｅｄ?ｉｎ?ｔｈｉｓ?ｗｏｒｋ??
？?８０?？?水辅混炼挤出聚苯乙烯／氧化石墨烯纳米复合材料的微观结构及流变与热性能??生剥离而形成的单层或多层氧化石墨，呈现典型的准?原料．采用原位聚合法制备ＰＳ／ＧＯ纳米复合材料，如??二维片层结构，具有相当大的比表面积，片层表面富含?采用水辅助混炼挤出方法，有望省去对ＧＯ复杂的预??各种含氧基团［３］。图１为Ｇ（）片结构模型示意图ｗ。?处理过程，更加环保，且便于工业生产。最近，Ｍｉｕａｌ??ＧＯ表面上的羟基、环氧基和羧基等含氧基团赋予其较?等「１７］采用熔体混炼法，制备聚合物（包括高密度聚乙??好的亲水性，使其能在水中良好地分散［５］。同时，Ｇ（）?烯、线形低密度聚乙烯、聚丙烯、ＰＳ和聚碳酸酯）／热还??具有高的表面活性和润湿性能，易被小分子或聚合物?原石墨烯（ＴＲＧ）纳米复合材料。结果表明，ＴＲＧ在??剥离。因此，ＧＯ可很好地改善材料的物理性能４。然?ＰＳ和聚碳酸酯基体中的剥离敦果较差。??而，石墨烯的高成本、难分散及其与聚合物界面的弱结?综上，本文采用本课题组自行构建的水辅助混炼??合制约了其在聚合物中的应用「７］。结合聚合物的特?挤出设备制备ＰＳ／ＧＯ纳米复合材料，观察其微观结??点，研究者提出了对石墨烯或ＧＯ进行共价键或非共?构，测试其流变性能和热稳定性？并基于水促进ＧＯ剥??价键改性，获得不同表面性质的功能石墨烯材料，然后?离与分散的机理对结果进行分析。??与聚合物进行复合，制备强度高、耐磨性能好和导热性?ｉ??能高的聚合物／石墨烯（或ＧＯ）复合材料？。?７７??１．１主要原料??〇Ｈ?ＰＳ，ＰＧ?３３，熔体流动速率为?７．?９?ｇ／１０?ｍｉｎ（２００?Ｃ，??０?５?ｋｇ），镇江奇美化工有限公司；
层进人ＧＯ片层之间，并在整?频率的增加而逐渐与纯ＰＳ样品的接近，这是因为Ｇ（）??个混炼过程中保持ＧＯ处于被剥离的状态而不会重新?的加入量低，且随频率即样品所受剪切应力的提高，??团聚。第四，机筒排气口下培体压力的迅速降低使ＧＯ?ＧＯ的网状结构被破坏。??片层之间的水分子迅速汽化，促使ＧＯ片层进一步被?ＣｏｌｅＣｏｌｅ曲线［即７＊的虚部部分（彳〃）与实部部分??剥离并分散到基体中。水辅混炼挤出过程中ＧＯ在ＰＳ?（ｔ／）之间的关系曲线］可用于描述聚合物材料的黏弹性??溶体中的剥离过程如图４所示。?能和松弛行为，用于研究聚合物共混物的相分离现象，??也有研究者用于分析聚合物基纳米复合材料的微观结??悬ｆ液?柚真空?构［１７’２＜＞２１］。曲线如呈光滑半圆弧状，则纳米复合材料??眷温度和压力逐渐增加?Ｘ?为均相体系；如偏离该形状，则复合材料中纳米粒子呈??ｉ?Ｉ?＊?Ｋ?不均勻分散。图６为根据图５（ｂ）的数据绘制的纯ＰＳ??Ｗ丨兩＾挤出机?和ＰＳ／ＧＯ纳米复合材料样品的Ｃｏｌｅ－Ｃｏｌｅ曲线。如所??纳米材料?预料，纯ＰＳ样品的Ｃｏｌｅ＾Ｃｏｌｅ曲线呈光滑半圆弧状。??￣＾?ＰＳ／ＧＯ样品的ＣｏｌｅＣｏｌｅ曲线仍保持光滑半圆弧状，??图４水辅助混炼挤出过程中ＧＯ在ＰＳ熔体中的剥离示意图?与纯ＰＳ样品的相比？只是圆弧的半径变大，这表明Ｇ（）??Ｆｉｇ．?４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ?ｏｆ?Ｇ（）?ｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ?ｉｎ?ＰＳ?ｍｅｌｔ?在ＰＳ基体中分散较为均勾（这与上述ＴＥＭ观察的结??ｄｕｒｉｎｇ?ｗａｔｅｒ－ａｓｓｉｓｔｅｄ?ｍｉｘｉｎｇ?ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ?果吻合），只是?Ｇ（）使?ＰＳ?的松弛时间变长。?
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向应用的石墨烯制备研究进展[J]. 何大方,吴健,刘战剑,沈丽明,汪怀远,暴宁钟. 化工学报. 2015(08)
[2]聚丙烯基高含量埃洛石纳米管复合材料的制备和性能[J]. 邓成业,黄汉雄. 化工学报. 2013(10)
本文编号：2976693
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