原位湿法石墨烯/聚异戊二烯橡胶纳米复合材料制备及表征
发布时间：2021-08-10 23:15
近几年来基于石墨烯优异的力学性能,极大的比表面积,优良的导电导热性能等,高性能石墨烯及其衍生物橡胶功能化复合材料成为橡胶传统行业的研究热点。值得注意的是,石墨烯和橡胶基体之间的界面作用和均匀分布是实现高性能、功能化橡胶基纳米复合材料的关键。基于改性及功能化使石墨烯能够实现在橡胶基体纳米复合材料中的均匀分散,与基体之间具有良好界面相互作用和相容性的思路,该论文原位湿法制备石墨烯/聚异戊二烯橡胶纳米复合材料涉及天然胶乳及异戊二烯单体液相原位聚合过程,主要从设计及调控石墨烯与橡胶基体间的界面作用力,改性石墨烯表面基团着手,通过胶乳共混及原位聚合共混技术两个方面开展研究工作:一是将石墨烯（rGO）与白炭黑（SiO2）通过化学键键接制备杂化粒子,再将此杂化填料应用到橡胶基体中。如果将SiO2和石墨烯直接加入到橡胶基体中,石墨烯作为各向异性填料易受外力发生取向,产生严重的压延效应,同时SiO2和rGO之间难以结合产生协同效应,二者与橡胶基体之间的界面效应差,而SiO2为零维材料属于各向同性,二维rGO和零维Si...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：175 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
碳纳米材料的各种形式
图 1-2 石墨烯的批量制备多种多样，在应用范围、质量和价格上有广泛的选择Figure 1-2 There are several methods of mass-production of graphene, which allow awide choice in terms of size, quality and price for any particular application年来，石墨烯以大表面，优异的力学性能及导热导电性能等，高性能石墨烯衍生物，成为传统橡胶的研究热门行业。应当指出，石墨烯与橡胶基体之间相容性是实现高性能橡胶基纳米复合材料的关键因素。表面改性可以促进聚能化[14]，从而提高聚合橡胶石墨烯衍生物的性能。据所知，石墨烯或 GO 层在复合材料的加工中是至关重要的。均匀分布是最小化应力集中中心的存在均匀的应力分布而实现有效载荷传递的关键。此外，石墨烯或 GO 层的完全胶与石墨烯或 GO 之间的接触面积并改善了界面相互作用。为了解决这个问们一直试图通过以下制备方法来改进石墨烯或 GO 并制备剥离和均匀分散的 GO(GO)/聚合物纳米复合材料：机械混合，溶液/悬浮液混合，原位聚合和乳见图 1-3。本文中，将总结石墨烯/橡胶纳米复合材料的制备，结构和性能的研究进展。
图 1-3 石墨烯(GE)或 GO(GO)/聚合物纳米复合材料制备方法Figure 1-3 Preparation of graphene (GE) or graphene oxide (GO)/PolymerNanocomposites1.2.1 石墨烯/橡胶复合材料的制备方法1.2.1.1 机械共混采用传统的聚合物加工设备，将石墨烯及石墨烯衍生物与橡胶进行简单机械共混，是较易实现大规模的高性能橡胶纳米复合材料的制备方法。机械共混方法的优点是: 通过施加剪切力使填料在熔融状态下分散在弹性体基体中。这种技术可以涉及填料的化学改性使用增容剂来增强填料与基体的相互作用，操作简单，效率高，无溶剂的脱除过程，这就产生较少的环境污染。缺点是石墨烯和石墨烯衍生物的表面有机官能团少且表面作用力低与橡胶基质的界面作用很低，易于团聚，因此这种方法的最大问题是采取几种方法，防止石墨烯和石墨烯衍生物在橡胶基体中的团聚及低的界面作用。Araby[16]研究了机械共混法制备三元乙丙橡胶和石墨烯复合材料，研究发现：复合材料的力学性能如拉伸强度和断裂伸长率随着 GnP 的添加而增加，但复合材料的强度大大提
本文编号：3334957
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：175 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
碳纳米材料的各种形式
图 1-2 石墨烯的批量制备多种多样，在应用范围、质量和价格上有广泛的选择Figure 1-2 There are several methods of mass-production of graphene, which allow awide choice in terms of size, quality and price for any particular application年来，石墨烯以大表面，优异的力学性能及导热导电性能等，高性能石墨烯衍生物，成为传统橡胶的研究热门行业。应当指出，石墨烯与橡胶基体之间相容性是实现高性能橡胶基纳米复合材料的关键因素。表面改性可以促进聚能化[14]，从而提高聚合橡胶石墨烯衍生物的性能。据所知，石墨烯或 GO 层在复合材料的加工中是至关重要的。均匀分布是最小化应力集中中心的存在均匀的应力分布而实现有效载荷传递的关键。此外，石墨烯或 GO 层的完全胶与石墨烯或 GO 之间的接触面积并改善了界面相互作用。为了解决这个问们一直试图通过以下制备方法来改进石墨烯或 GO 并制备剥离和均匀分散的 GO(GO)/聚合物纳米复合材料：机械混合，溶液/悬浮液混合，原位聚合和乳见图 1-3。本文中，将总结石墨烯/橡胶纳米复合材料的制备，结构和性能的研究进展。
图 1-3 石墨烯(GE)或 GO(GO)/聚合物纳米复合材料制备方法Figure 1-3 Preparation of graphene (GE) or graphene oxide (GO)/PolymerNanocomposites1.2.1 石墨烯/橡胶复合材料的制备方法1.2.1.1 机械共混采用传统的聚合物加工设备，将石墨烯及石墨烯衍生物与橡胶进行简单机械共混，是较易实现大规模的高性能橡胶纳米复合材料的制备方法。机械共混方法的优点是: 通过施加剪切力使填料在熔融状态下分散在弹性体基体中。这种技术可以涉及填料的化学改性使用增容剂来增强填料与基体的相互作用，操作简单，效率高，无溶剂的脱除过程，这就产生较少的环境污染。缺点是石墨烯和石墨烯衍生物的表面有机官能团少且表面作用力低与橡胶基质的界面作用很低，易于团聚，因此这种方法的最大问题是采取几种方法，防止石墨烯和石墨烯衍生物在橡胶基体中的团聚及低的界面作用。Araby[16]研究了机械共混法制备三元乙丙橡胶和石墨烯复合材料，研究发现：复合材料的力学性能如拉伸强度和断裂伸长率随着 GnP 的添加而增加，但复合材料的强度大大提
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