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功能化氧化石墨烯纳米带/EVA复合材料薄膜的制备及表征

郑玉婴

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.016

采用纵向氧化切割多壁碳纳米管法制得氧化石墨烯纳米带(GONRs),通过硅烷偶联剂KH-570与GONRs反应得到功能化氧化石墨烯纳米带,随后利用溶液成型的方法在涂膜机上制得功能化氧化石墨烯纳米带(K-GONRs)/乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)复合材料薄膜.用FTIR,XRD,XPS,TEM,FE-SEM,氧气透过仪和电子万能试验机研究了复合材料的结构与性能.研究表明,本实验成功制得薄条状K-GONRs,其层间距约为0.970nm,相比GONRs增加了0.095nm; K-GONRs形状均一、规整并均匀分散于EVA基体中;当K-GONRs质量分数为1％时,K-GONRs/EVA复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸强度相比纯EVA薄膜分别降低了54.5％和提高了89.3％,阻隔性能和力学性能得到明显改善.

关键词: 功能化氧化石墨烯纳米带 , 乙烯-乙酸乙烯共聚物复合材料薄膜 , 阻隔性能 , 氧气透过率

物理老化过程对聚乳酸阻隔性能的影响

于振菲 , 王羽 , 梁晓红 , 孙文秀 , 靳烨 , 董同力嘎

高分子材料科学与工程

研究了不同旋光度的聚乳酸(PLLA)的阻隔性能随物理老化过程的变化情况,采用差示扫描量热分析仪、透氧仪和透湿仪对PLLA薄膜的热学性能和阻隔性能进行了研究.差示扫描量热分析结果表明,随着老化时间延长,PLLA薄膜的玻璃化转变温度(Tg)增高,焓松弛面积逐渐增大,而结晶度(Xc)没有发生变化.物理老化对PLLA薄膜的阻隔能力十分敏感,物理老化时间延长有效地提高了PLLA薄膜的阻隔性能.氧气透过系数(OP)和水蒸气透过系数(WVP)的变化速率是不均一的:在Ta＜48 h时,气体透过系数曲线呈急剧下降趋势;在Ta＞48 h时,曲线的斜率逐渐趋于平缓.而且D-乳酸含量相对较低的PLLA表现出较高的阻隔性能.

关键词: 聚乳酸 , 物理老化 , 焓松弛 , 阻隔性能

3D氧化石墨烯纳米带-碳纳米管/TPU复合材料薄膜的制备与性能

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.06.001

利用溶液成型法制得3D功能化氧化石墨烯纳米带-碳纳米管(pGONRs-CNTs)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料薄膜。采用FTIR,XRD,XPS和TEM对所得pGONRs-CNTs的结构及性能进行表征,并结合所得TPU复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸性能测试以及表面形貌观察,研究GONRs与CNTs的协同作用以及不同含量pGONRs-CNTs对TPU复合材料薄膜阻隔和力学性能的影响。结果表明:pGONRs-CNTs复合体具有独特的3D交织状结构,其中GONRs间通过CNTs链接,二者间较强的π-π键使得这种结合形态牢固紧密,同时CNTs的存在也起到支撑骨架的作用,防止GONRs的滑移与团聚;通过异氰酸苯酯的改性处理,pGONRs-CNTs复合体的亲油性得到明显提高,同时较为庞大的异氰酸根的引入,使得GONR-GONR间的层间距得到了进一步的提高,更有利于其在聚合物基体中实现均匀分散。当pGONRs-CNTs质量分数为0.5%时,pGONRs-CNTs/TPU复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸强度相比纯TPU薄膜分别降低了63.08%和提高了46.55%,阻隔性能和力学性能均得到显著改善。

关键词: 3D氧化石墨烯纳米带-碳纳米管 , TPU复合材料薄膜 , 氧气透过率 , 阻隔性能

功能氧化石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料薄膜的制备及阻隔性能

樊志敏 , 郑玉婴 , 刘先斌 , 尚鹏博 , 汪晓莉 , 陈志杰 , 周珺

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20140725.003

为了提高热塑性聚氨酯(TPU)的阻隔性能,首先,采用溶液成型的方法在涂膜机上制备了功能氧化石墨烯(IP-GO)/TPU复合材料薄膜.然后,利用FTIR、XPS、XRD、FE-SEM、原子力显微镜和氧气透过仪对IP-GO/TPU复合材料的形貌和性能进行了表征.结果表明:IP-GO层间距相对原始鳞片石墨的增加了0.696 nm,片层的厚度为1.2 nm左右.IP-GO以褶皱层状的形式均匀分散在TPU基体中,并且包覆在复合材料薄膜断口表面.当IP-GO含量为3wt％时,IP-GO/TPU复合材料薄膜的氧气透过率为84.325 cm3/(m2·d·Pa),相比纯TPU薄膜的280.973 cm3/(m2·d·Pa)下降了70％,阻隔性能明显提高.研究解决了TPU薄膜阻隔性能不佳的问题,为高阻隔聚合物的制备提供了一种思路和方法.

关键词: 热塑性聚氨酯 , 功能氧化石墨烯 , 氧气透过率 , 阻隔性 , 薄膜

层叠状功能化石墨烯纳米带/TPU复合材料薄膜的制备与性能

曹宁宁 , 郑玉婴 , 刘阳龙 , 欧忠星 , 陈宇

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150921.004

利用溶液涂覆成膜工艺在涂膜机上制得层叠状功能化石墨烯纳米带(SF-GNRs)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料薄膜。采用FTIR、XRD、XPS、TEM和FE-SEM对SF-GNRs的结构进行表征,并结合复合材料薄膜的氧气透过率、体积电阻率测试及表面形貌观察,研究了不同质量分数的 SF-GNRs 对 TPU 复合材料薄膜阻隔和抗静电性能的影响。结果表明：所得高比表面积 SF-GNRs 在 TPU基体中分散良好；当 SF-GNRs 质量分数为1.0%时, SF-GNRs/TPU复合材料薄膜的氧气透过率相比纯TPU薄膜降低了67.76%,阻隔性能得到明显改善；当 SF-GNRs质量分数达到1.0%~1.5%时,SF-GNRs/TPU复合材料薄膜出现了电渗流行为,表现出优良的室温导电性能。

关键词: 层叠状功能化石墨烯纳米带 , TPU复合材料薄膜 , 氧气透过率 , 阻隔性能 , 抗静电性能

功能石墨烯／热塑性聚氨酯复合材料膜的制备及性能

郑辉东 , 欧忠星 , 郑玉婴 , 肖东升 , 曹宁宁

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.11.019

采用双十二烷基二甲基溴化铵（DDAB）插层改性氧化石墨烯（DD‐GO），再用抗坏血酸进行还原制得功能石墨烯（DD‐RGO）。采用溶液成形的方法在涂膜机上制备功能石墨烯（DD‐RGO）／热塑性聚氨酯（TPU）复合材料膜，并利用FTIR、XRD、FE‐SEM、高阻计、氧气透过仪对DD‐RGO／TUP复合材料膜结构和性能进行表征。结果表明：经DDAB改性后的石墨烯能在T PU基体中能以褶皱层状的形式均匀的分散，并提高T PU的热稳定性、阻隔性与抗静电性。当DD‐RGO的添加量为2％时，复合材料膜的阻隔性与导电性相对于纯 T PU分别提高了50％与7个数量级，阻隔性与抗静电性明显提高。

关键词: 热塑性聚氨酯 , 功能石墨烯 , 阻隔性 , 抗静电性

3D氧化石墨烯纳米带-碳纳米管/TPU复合材料薄膜的制备与性能

郑辉东

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.06.001

利用溶液成型法制得3D功能化氧化石墨烯纳米带-碳纳米管(pGONRs CNTs)/热塑性聚氨酯(TPU)复合材料薄膜.采用FTIR,XRD,XPS和TEM对所得pGONRs-CNTs的结构及性能进行表征,并结合所得TPU复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸性能测试以及表面形貌观察,研究GONRs与CNTs的协同作用以及不同含量pGONRs-CNTs对TPU复合材料薄膜阻隔和力学性能的影响.结果表明:pGONRs-CNTs复合体具有独特的3D交织状结构,其中GONRs间通过CNTs链接,二者间较强的π-π键使得这种结合形态牢固紧密,同时CNTs的存在也起到支撑骨架的作用,防止GONRs的滑移与团聚;通过异氰酸苯酯的改性处理,pGONRs-CNTs复合体的亲油性得到明显提高,同时较为庞大的异氰酸根的引入,使得GONR GONR间的层间距得到了进一步的提高,更有利于其在聚合物基体中实现均匀分散.当pGONRs CNTs质量分数为0.5％时,pGONRs-CNTs/TPU复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸强度相比纯TPU薄膜分别降低了63.08％和提高了46.55％,阻隔性能和力学性能均得到显著改善.

关键词: 3D氧化石墨烯纳米带-碳纳米管 , TPU复合材料薄膜 , 氧气透过率 , 阻隔性能

功能化石墨烯纳米带-纳米碳纤维/热塑性聚氨酯薄膜的制备及性能

陈宇 , 郑玉婴 , 曹宁宁 , 欧忠星

高分子材料科学与工程 doi:10.16865/j.cnki.1000-7555.2016.10.022

利用溶液涂覆成膜工艺在涂膜机上制得功能化石墨烯纳米带-纳米碳纤维供塑性聚氨酯(FGNRs-CNFs/TPU)复合材料薄膜.采用红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电镜对所得FGNRs-CNFs的结构与性能进行表征,并结合复合材料薄膜的氧气透过率和体积电阻率测试以及断面形貌观察,研究了不同含量的FGNRs-CNFs对TPU复合材料薄膜阻隔和抗静电性能的影响.结果显示,KH-550成功接枝在GNRs上,并且FGNRs附着在骨架CNFs上形成稳定的FGNRs-CNFs网络结构,这有利于其在TPU中均匀分散;相比于纯TPU薄膜,当FGNRs-CNFs质量分数为1％时,FGNRs-CNFs/TPU复合材料薄膜的氧气透过率降低了68.8％,阻隔性能得到大幅度提升;石墨烯纳米带与纳米碳纤维构建导电网络,当添加量为0.6％时,复合材料薄膜导电性能提升了7个数量级,表现出优良的室温导电性能.

关键词: 功能化石墨烯纳米带 , 纳米碳纤维 , 热塑性聚氨酯 , 阻隔性 , 抗静电性

纳米微晶纤维素的制备、改性及其在纸张阻隔涂布中的应用?

刘东东 , 唐艳军 , 张馨琪 , 黄彪彪 , 张婉清

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.10.045

以微晶纤维素(MCC)为原料,基于酸水解法制备了纳米微晶纤维素(NCC).随后,在水/二甲基亚砜反应体系中,以2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTMAC)为阳离子醚化剂对 NCC进行改性得到了阳离子化的纳米微晶纤维素(CNCC).最后,对NCC、CNCC在纸张阻隔涂布中的应用进行了初步探讨.实验结果表明,NCC 呈棒状结构,粒径10~80 nm,长度＜400 nm,其水相分散液在光照下呈现特殊的蓝光效应.通过氮元素分析法,测得CNCC的取代度为4．1％；FT-IR、XRD 分析结果确证了 NCC 被成功改性；TEM、TG 分析结果表明,与 NCC相比,CNCC具有较好的分散性和热稳定性.初步应用结果表明,相对于 NCC,CNCC 对涂布纸阻隔性能改善效果较为明显,且当添加量为0．2％时效果最佳,与零添加的涂布纸相比,透气度下降了22．4％,吸水性降低了34．4％.

关键词: 纳米微晶纤维素 , 阳离子化 , 取代度 , 表面涂布 , 阻隔性能

磺化石墨烯在丙烯酸酯涂料中的性能研究

吴平 , 叶昕瑜 , 舒杨 , 王继虎 , 温绍国

涂料工业

在纯丙乳液中加入质量分数为0.1％～2.0％的磺化石墨烯(S-GNS),制备了磺化石墨烯/丙烯酸酯涂料,并对S-GNS的结构进行了分析,测定了漆膜的基本性能、力学性能、耐水性、导电性、导热性、气体阻隔性.结果表明:S-GNS用量为0.1％时,漆膜的力学性能、耐水性与导电性得到明显改善,拉伸强度和断裂伸长率较空白样分别提高了38.8％和42.8％,水接触角从69.5°提高到90.5°,漆膜达到了导电渗流临界值,表面电阻率下降了93.8％.用量为1.0％时,S-GNS对涂料导热性能提升较为明显,漆膜的导热率提升了58.9％.漆膜的透气系数随着S-GNS用量的增加逐渐减小,用量为2.0％时,漆膜的透气系数降低了97.1％.

关键词: 丙烯酸酯涂料 , 磺化石墨烯 , 力学性能 , 导电性 , 阻隔性