微波辐射法纳米石墨微片接枝聚苯乙烯修饰改性

论文摘要

纳米石墨微片是一种新型的导电填料,厚度为30-80nm,直径为5-20μm,具有相当大的径厚比,该结构有利于纳米石墨微片在聚合物基体中形成导电网络;由于纳米石墨微片与聚合物分子在化学结构和物理形态上极不相同,界面作用力小,粘结力弱,同时纳米石墨微片易团聚,不易与聚合物实现理想的复合;如何通过有效的途径提高纳米石墨微片在聚合物中的分散和纳米石墨微片与聚合物之间的界面作用是本论文研究的目的。本文在微波辐射作用下实现了纳米石墨微片表面接枝聚苯乙烯修饰改性,制备出纳米石墨微片接枝聚苯乙烯。论文详细研究了影响纳米石墨微片接枝聚苯乙烯接枝量的两个主要因素:微波辐射能量和微波辐射时间。通过研究这些因素的对纳米石墨微片接枝聚苯乙烯接枝率的影响,获得了制备的最佳工艺;同时借助FTIR、TGA、XRD等材料表征方法对纳米石墨微片接枝聚苯乙烯的结构进行研究,结果表明:改性后的纳米石墨微片的石墨的晶体结构没有发生明显的,其接枝率为8%。本论文还研究了改性纳米石墨微片在溶剂中分散性能和复合材料的导电性能。研究表明:纳米石墨微片接枝聚苯乙烯在非极性溶剂中可以得到较好的分散,悬浮体系的稳定性得到明显的改善;以改性的纳米石墨微片为导电填料,制备了聚苯乙烯基的纳米石墨导电复合材料,得到的纳米复合材料在室温时的导电渗滤阀值为0.88（wt%）,当含量为2.0（wt%）时,复合材料的导电率为0.32×10-4S/cm-1。

论文目录

• 论文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 导电聚合物的研究现状
• 1.2.1 导电聚合物的的种类
• 1.2.2 导电聚合物的导电机理
• 1.3 纳米石墨微片及其复合材料的研究状况
• 1.3.1 纳米石墨微片
• 1.3.2 纳米石墨微片的表面修饰
• 1.4 微波在表面修饰改性中的运用
• 1.4.1 微波表面改性的原理
• 1.4.2 微波辐射法在材料表面改性的应用
• 第二章：实验原料及材料结构与性能的测试与表征
• 2.1 实验原料和设备
• 2.1.1 实验主要原料
• 2.1.2 实验主要设备
• 2.2 纳米石墨微片的制备
• 2.3 结构与性能的表征
• 2.3.1 红外吸收光谱
• 2.3.2 扫描电子显微镜
• 2.3.3 热重分析
• 2.3.4 X 射线衍射
• 2.3.5 紫外－可见光光度法
• 2.3.6 电阻测试
• 第三章：微波辐射法纳米石墨微片接枝苯乙烯的制备及其复合材料的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 纳米石墨微片接枝聚苯乙烯的制备
• 3.2.2 GNs-g-PSt 制备示意图
• 3.2.3 聚合物基/GNs 复合材料的制备
• 3.2.4 纳米石墨微片分散性的研究
• 3.3 GNS-G-PST 结构的表征
• 3.3.1 最佳的工艺条件
• 3.3.2 GNs-g-PSt 的红外光谱
• 3.3.3 GNs-g-PSt 的热重分析
• 3.3.4 GNs-g-PSt 的 X 射线衍射分析
• 3.4 GNS-G-PST性能的表征
• 3.4.1 GNs-g-PSt 分散稳定性的研究
• 3.4.2 GNs-g-PSt 复合材料的导电性能的研究
• 3.5 接枝机理
• 3.5.1 微波辐射下引发单体聚合的机理
• 3.5.2 纳米材料结构的表面效应
• 3.5.3 本实验可能的反应机理
• 3.6 本章小结
• 第四章：结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录：硕士研究生在读期间发表的论文