石墨烯在天然胶乳中的应用研究

发布时间：2020-04-02 09:31

【摘要】：石墨烯自问世以来备受国内外研究者们的青睐,已经在许多领域得到应用。但其在胶乳中的应用还未得到详细系统的研究。由于在乳胶制品中天然胶乳应用最广,所以探究石墨烯在天然胶乳中的应用对胶乳行业的发展和石墨烯应用领域的拓宽具有重要意义。本课题首先探究了石墨烯水分散体的最佳制备工艺,然后研究了天然胶乳胶凝与成膜的工艺条件,继而在天然胶乳最佳成膜条件的基础上添加石墨烯水分散体,探究石墨烯对天然胶乳各方面性能的影响。论文研究了石墨烯水分散体制备时,表面活性剂的添加比例、研磨时间、高速分散机转速及水分散体浓度等方面对制备出的水分散体质量的影响。结果表明,表面活性剂NF与石墨烯的用量比为1:1时,分散体粘度低、粒径小;高速分散机转速为15000 r/min,研磨时间为60 min,分散体浓度为2.5%时,制得的石墨烯水分散体稳定,粒径最小。研究了玻璃模型直浸法胶凝成膜的工艺条件,结果表明,胶乳固含量的增加会使胶乳成膜厚度逐渐增加,二者成正比关系。胶乳温度为25℃,模型温度为45℃-50℃,浸渍时间为30s时,直浸法制得的天然胶乳膜厚度均匀性最好。研究了稳定剂KOH的用量对直浸法胶凝成膜厚度的影响,结果表明:随着稳定剂KOH用量的增加,天然胶乳的粘度逐渐降低,Zeta电位绝对值逐渐增大,但粒径随着稳定剂用量的增加变化不明显;预硫化胶乳成膜厚度呈现先下降后上升的趋势,在0.2~0.3份时有最小值;硫化胶膜的交联密度、拉伸强度随KOH用量的增加呈现先上升后下降的趋势,硫化胶膜的拉断伸长率、水抽出物、溶胀度均呈现先下降后上升的趋势。当加入的稳定剂KOH干比份数在0.2~0.3份时,胶膜各方面性能较佳。探究了石墨烯用量和掺杂方式对石墨烯/天然胶乳复合材料的力学和导电导热性能的影响。随着石墨烯添加量的增加,预硫化胶乳的稳定性逐渐降低,力学性能逐渐上升,导电导热性能逐渐上升。对比机械搅拌和高压均质两种掺杂方式,采用高压均质机进行细化处理后,复合材料的力学性能和导电导热性能均有较大幅度的提高。
【图文】：

状态图,天然胶乳,离心分离,胶状物质

天然胶乳离心分离后的状态[4]

时长,添加量,对分,分散剂

图 2-2 NF 的添加量对分散时长的影响Fig. 2-2 Effect of the amount of NF added on the dispersion time由图 2-2 可以看出，石墨烯分散体的分散时长随着表面活性剂用量的增加呈逐渐下降的趋势。当分散剂用量较小时，物料湿润分散时间长，耗能高。所以为降低实际生产成本，应根据粒径和电位的变化趋势，探究出分散时长随分散剂用量变化的趋势。综上所述，当分散剂用量大于 25 克后，，分散时长下降速率逐渐趋于零，故最佳的分散剂用量为 25g。表 2-4 扩散剂 NF 用量对胶乳稳定性的影响Tab.2-4 Effect of NF dosage on latex stabilityNF/g 10 15 20 25 30 35 40 45 50电位/mv -40.6 -41.3 -42.3 -44.5 -43.3 -43.2 -42.7 -41.3 -41.1ZETA 电位作为一种胶体的有效参数能够定性分析石墨烯水分散液的稳定性[82]。当 ZETA 电位值大于 40 时体系具有较好的稳定性，即溶解或分散可以抵抗聚集的能力。由表 2-4 可以看出，石墨烯水分散体的电位值随着表面活性剂用量的增加呈现逐渐增大并趋于稳定的趋势。NF 作为在弱碱性环境下能够电离出 Na+离子使自身带负电
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ331.2

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