双功能化石墨烯对尼龙结晶及导热的影响
发布时间：2022-01-10 08:40
尼龙66（PA66）作为一种用途广泛的半结晶工程塑料,是作为高分子导热材料的良好树脂基体之一,广泛应用于电子电气、LED、换热设备、工程构件、航空航天等领域,但是随着工程技术的不断发展,对尼龙材料的导热性能,以及导电性能、热稳定性、力学性能等提出了更严格的要求,因此改性导热尼龙材料的发展日益得到重视。常用的提高导热的改性方法包括添加一种或多种导热填料进而提高其导热系数,以及增强导电、力学性能等。石墨烯是一种二维平面碳原子纳米材料,其特殊的分子结构,赋予了其超高的理论热导率、优异的力学性能,极高的电子迁移率,在导热材料、传感器、新能源电池、航空航天等领域引起了科技工作者的高度重视,已逐渐成为新型纳米导热填料。但是石墨烯与其他纳米材料类似,本身的纳米尺度效应会导致其作为填料添加到高分子基体材料中出现分散性差、容易团聚的问题。以获得高导热尼龙66材料为目的,本课题针对石墨烯填料进行改性,既将石墨烯片层搭接在一起,完善了导热通路,又在其表面负载K+,通过K+破坏PA66结晶的功能改善了石墨烯填料的分散性。主要研究工作分为以下两部分:（1）改性石墨烯填料的制备。首先将石墨剥离成氧化石墨烯片层作为...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１声子导热的机理示意图??
本课题主要采用双功能化改性石墨烯作为导热尼龙的填料，一方面通过对石墨烯??进行接枝改性，使用对苯二胺将氧化石墨烯片层交联起来，制备一种大片层的氧化石??墨烯填料，使其在尼龙树脂基体中构建的导热通路更完整；另一方面利用苯环间的共??轭效应，将萘乙酸钾吸附在氧化石墨烯表面，利用钾离子对尼龙树间脂氢键的破坏作??用，调控尼龙６６的结晶行为，使尼龙非结晶区的比例上升，创新性的通过调控尼龙??结晶的方式，使氧化石墨烯能够在尼龙基体中分散得更均匀。主要内容如下：??（１）制备一种双功能化石墨稀导热填料，如图１－２所示，采用Ｈｕｍｍｅｒｓ法将层??状石墨剥离成氧化石墨烯片层，使用对苯二胺将氧化石墨烯片层交联成大片层的氧化??石墨烯填料；然后利用苯环间的共轭效应，将萘乙酸钾吸附在氧化石墨烯表面。并通??过ＦＴＩＲ、Ｒａｍａｎ、ＳＥＭ、ＴＧＡ等手段对改性石墨烯的微观结构进行表征，确定石墨??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]聚硅氧烷改性氧化石墨烯的辐射制备及其在导热硅橡胶中的应用研究[J]. 代培,程安仁,矫阳,曹可,柴春鹏,杨洪军,王连才,曾心苗,鲍矛. 同位素. 2019(04)
[2]氧化石墨烯的表面改性及对尼龙6纤维的力学增强作用[J]. 季翔,于斌,苏娟娟,丁尔民,谭延坤,朱斐超,韩建. 高分子材料科学与工程. 2019(08)
[3]SiC-BN填料杂化柔性电绝缘高导热材料[J]. 徐昉,薛杰,李响,周杨,吴宏,郭少云. 高分子材料科学与工程. 2018(09)
[4]石墨烯协同Al2O3导热PA6的制备及性能研究[J]. 吴惠民. 橡塑技术与装备. 2017(24)
[5]尼龙6/氯化钾复合材料的结晶与性能[J]. 胡孝迎,郑强,王彩红,王君,于杰,鲁圣军. 高分子学报. 2016(06)
[6]化学还原石墨烯薄膜的制备及结构表征[J]. 王艳春,曾效舒,魏嘉麒,敖志强,杨文庆. 材料导报. 2016(02)
[7]尼龙基石墨导热复合材料制备与性能研究[J]. 廖正福,刘华夏,何擎旭,许东颖,何维霖,刘觉靖,陈旭东. 塑料工业. 2015(09)
[8]LiCl改性尼龙6的结晶行为及受限机制[J]. 胡孝迎,刘典新,何敏,郑强,于杰,鲁圣军. 复合材料学报. 2016(03)
[9]Al2O3粒径与形貌对尼龙复合材料导热性能影响研究[J]. 丁鹏,李军,张锦,唐圣福,施利毅. 功能材料. 2015(11)
[10]氯化钙对尼龙6/马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物共混体系形态与结晶行为影响的流变学分析[J]. 刘典新,郑强,李诚,许恩惠,鲁圣军. 高分子材料科学与工程. 2014(07)
博士论文
[1]SiC 热裂解外延石墨烯的可控制备及性能研究[D]. 郝昕.电子科技大学 2013
硕士论文
[1]表面接枝MgO的碳纤维/尼龙6导热绝缘复合材料制备及性能研究[D]. 张景新.北京化工大学 2017
[2]微波等离子体化学气相沉积法制备高质量石墨烯的研究[D]. 方利平.西南科技大学 2016
[3]尼龙6导热复合材料制备与性能研究[D]. 陈金梅.北京化工大学 2014
[4]高导热填充体系对树脂基复合材料结构和性能影响的研究[D]. 余晨熙.北京化工大学 2014
[5]SiC填充PA6导热复合材料的制备和研究[D]. 步真松.郑州大学 2013
[6]高导热高分子功能材料研究及应用[D]. 褚路轩.江南大学 2012
本文编号：3580404
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１声子导热的机理示意图??
本课题主要采用双功能化改性石墨烯作为导热尼龙的填料，一方面通过对石墨烯??进行接枝改性，使用对苯二胺将氧化石墨烯片层交联起来，制备一种大片层的氧化石??墨烯填料，使其在尼龙树脂基体中构建的导热通路更完整；另一方面利用苯环间的共??轭效应，将萘乙酸钾吸附在氧化石墨烯表面，利用钾离子对尼龙树间脂氢键的破坏作??用，调控尼龙６６的结晶行为，使尼龙非结晶区的比例上升，创新性的通过调控尼龙??结晶的方式，使氧化石墨烯能够在尼龙基体中分散得更均匀。主要内容如下：??（１）制备一种双功能化石墨稀导热填料，如图１－２所示，采用Ｈｕｍｍｅｒｓ法将层??状石墨剥离成氧化石墨烯片层，使用对苯二胺将氧化石墨烯片层交联成大片层的氧化??石墨烯填料；然后利用苯环间的共轭效应，将萘乙酸钾吸附在氧化石墨烯表面。并通??过ＦＴＩＲ、Ｒａｍａｎ、ＳＥＭ、ＴＧＡ等手段对改性石墨烯的微观结构进行表征，确定石墨??
?实验部分???与ＧＯ质量比的对苯二胺功能化氧化石墨烯（ＧＯ－ＰＰＤ）样品。??吸附萘乙酸钾的石墨烯（ＧＯ－ＰＰＤ／ＮＡＡＫ）的制备：??将ＧＯ－ＰＰＤ粉末与萘乙酸钾（ＮＡＡＫ）以质量比２：１混合，在去离子水中超声分??散２０ｍｉｎ，使用真空抽滤促进组装法，将ＧＯ－ＰＰＤ／ＮＡＡＫ过滤在孔径为０．２２?ｕ?ｍ的ＰＰ??滤膜上，此时ＮＡＡＫ的萘环与ＧＯ－ＰＰＤ的苯环形成共轭结构，吸附在ＧＯ－ＰＰＤ间，??将产物置于９０°Ｃ烘箱中充分千燥，粉碎，即得到ＧＯ－ＰＰＤ／ＮＡＡＫ粉末。??２．?３．?２石墨烯／尼龙６６复合材料的制备??分别将不同的填料与完全烘干的尼龙６６粒料，按照不同的质量比称取，将称取的??尼龙６６用无水甲酸充分溶解后加入填料，超声分散２０ｍｍ，在通风橱中保持超声的同??时将甲酸溶剂加热挥干，析出尼龙６６与填料的混合产物，将产物在１２０°Ｃ烘箱中蒸干??残余溶剂后，使用平板硫化仪在２６０°Ｃ以上将复合材料样品压平，制成测试尺寸大校??完整的实验流程如图２－１所示。??Ｈｕｍｍｅｒｓ＾?，?ｒ??心－堪粉?Ｉ?：＞??？ｉｙ?（ＧＯ）???１?竿??ｐ?１?对苯二胺（ＰＰＤ）??Ｊ?Ｉ???＾?１?接枝??ＧＯ－ＰＰＤ???ｎ??萘乙酸钾（ＮＡＡＫ〉??Ｃ＝＝＝?????Ｙ??吸附??尼龙６６?：?｜?：?：?ＧＯ－ＰＰＤ／??ｕ?ＮＡＡＫ??ｂＡ??舰??Ｖ７??好热尼龙材料??图２－１实验流程示意图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｐｒｏｃｅｓｓ??１７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚硅氧烷改性氧化石墨烯的辐射制备及其在导热硅橡胶中的应用研究[J]. 代培,程安仁,矫阳,曹可,柴春鹏,杨洪军,王连才,曾心苗,鲍矛. 同位素. 2019(04)
[2]氧化石墨烯的表面改性及对尼龙6纤维的力学增强作用[J]. 季翔,于斌,苏娟娟,丁尔民,谭延坤,朱斐超,韩建. 高分子材料科学与工程. 2019(08)
[3]SiC-BN填料杂化柔性电绝缘高导热材料[J]. 徐昉,薛杰,李响,周杨,吴宏,郭少云. 高分子材料科学与工程. 2018(09)
[4]石墨烯协同Al2O3导热PA6的制备及性能研究[J]. 吴惠民. 橡塑技术与装备. 2017(24)
[5]尼龙6/氯化钾复合材料的结晶与性能[J]. 胡孝迎,郑强,王彩红,王君,于杰,鲁圣军. 高分子学报. 2016(06)
[6]化学还原石墨烯薄膜的制备及结构表征[J]. 王艳春,曾效舒,魏嘉麒,敖志强,杨文庆. 材料导报. 2016(02)
[7]尼龙基石墨导热复合材料制备与性能研究[J]. 廖正福,刘华夏,何擎旭,许东颖,何维霖,刘觉靖,陈旭东. 塑料工业. 2015(09)
[8]LiCl改性尼龙6的结晶行为及受限机制[J]. 胡孝迎,刘典新,何敏,郑强,于杰,鲁圣军. 复合材料学报. 2016(03)
[9]Al2O3粒径与形貌对尼龙复合材料导热性能影响研究[J]. 丁鹏,李军,张锦,唐圣福,施利毅. 功能材料. 2015(11)
[10]氯化钙对尼龙6/马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物共混体系形态与结晶行为影响的流变学分析[J]. 刘典新,郑强,李诚,许恩惠,鲁圣军. 高分子材料科学与工程. 2014(07)
博士论文
[1]SiC 热裂解外延石墨烯的可控制备及性能研究[D]. 郝昕.电子科技大学 2013
硕士论文
[1]表面接枝MgO的碳纤维/尼龙6导热绝缘复合材料制备及性能研究[D]. 张景新.北京化工大学 2017
[2]微波等离子体化学气相沉积法制备高质量石墨烯的研究[D]. 方利平.西南科技大学 2016
[3]尼龙6导热复合材料制备与性能研究[D]. 陈金梅.北京化工大学 2014
[4]高导热填充体系对树脂基复合材料结构和性能影响的研究[D]. 余晨熙.北京化工大学 2014
[5]SiC填充PA6导热复合材料的制备和研究[D]. 步真松.郑州大学 2013
[6]高导热高分子功能材料研究及应用[D]. 褚路轩.江南大学 2012
本文编号：3580404
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