《可膨胀石墨的石墨烯化及其在PVC抗静电改性中的应用（学位论文-工学）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《可膨胀石墨的石墨烯化及其在PVC抗静电改性中的应用（学位论文-工学）（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、论 文 题 目 ： 可 膨 胀 石 墨 的 石 墨 烯 化 及 其 在 PVC 抗 静 电 改 性 中 的 应 用专 业 ： 应 用 化 学硕 士 生 ： 李 述 良 签名：指 导 教 师 ： 李 侃 社 签名：摘 要有 许 多 方 法 可 以 制 备 石 墨 烯 /高 聚 物 纳 米 复 合 材 料 ， 但 石 墨 烯 往 往 团 聚 严 重 ， 同 时 存在 产 率 低 ， 成 本 高 ， 因 此 无 法 实 现 大 规 模 生 产 。 本 文 采 用 磨 盘 形 力 化 学 反 应 器 固 相 剪 切碾 磨 （ S3M） ， 成 功 制 备 了 石 墨 /PVC 和石墨烯/PVC/CPE
2、 纳 米 复 合 粉 末 ， 并 以 此 为 母 料制 备 了 石 墨 /PVC 纳米复合材料和石墨烯/ PVC/CPE 纳 米 复 合 材 料 ， 实 现 了 可 膨 胀 石 墨 在高 聚 物 中 的 石 墨 烯 化 及 对 PVC 的抗静改性能要求；为石墨烯 /聚 合 物 纳 米 复 合 材 料 的 制备 开 创 了 一 种 简 单 有 效 的 新 方 法 。 取 得 了 以 下 成 果 ：1. 成 功 通 过 微 波 膨 胀 的 方 法 和 高 温 热 解 法 实 现 可 膨 胀 石 墨 的 膨 胀 ， 证 实 微 波 膨 胀 法比 热 膨 胀 法 制 备 的 膨 胀 石 墨 ， 孔 径
3、 更 多 、 更 小 ， 体 积 膨 胀 率 更 高 。2. 通 过 S3M 成 功 制 备 了 石 墨 /PVC 纳 米 复 合 粉 体 及 相 应 纳 米 复 合 材 料 。 通 过 粒 度 分析 ， XRD、 TEM、 AFM、 Raman 证 明 在 磨 盘 碾 磨 强 大 的 三 维 剪 切 力 场 作 用 下 ， 通 过 摩擦 、 拉 伸 形 变 错 位 、 挤 压 嵌 合 、 拉 伸 滑 移 、 剪 切 剥 离 与 粉 碎 和 混 合 分 散 等 过 程 ， 实 现 层状 石 墨 的 层 间 剥 离 和 与 聚 合 物 的 纳 米 复 合 。3. 通 过 固 相 剪 切 碾 磨
4、法 （ S3M） 成 功 制 备 了 石 墨 烯 /PVC/CPE 纳 米 复 合 粉 体 及 相 应纳 米 复 合 材 料 。 通 过 XRD、 Raman、 TEM、 AFM 等 手 段 表 征 ， 发 现 加 入 质 量 分 数 为 10%的 CPE 弹 性 体 ， 有 利 于 石 墨 的 剥 层 ， 可 以 实 现 膨 胀 石 墨 的 石 墨 烯 化 ， 石 墨 片 层 厚 度 在0.8nm 左右。4. 研 究 了 石 墨 /PVC 纳 米 复 合 材 料 、 石 墨 烯 /PVC/CPE 纳 米 复 合 材 料 的 导 电 性 能 。表 明 S3M 法 制 备 的 石 墨 /PVC
5、和 石 墨 烯 /PVC/CPE 纳 米 复 合 材 料 具 有 很 好 的 导 电 性 。 在石 墨 质 量 分 数 分 别 为 4%和 3%时 ， 复 合 材 料 的 电 导 率 达 到 10-7S/m。 石 墨 烯 /PVC/CPE 纳米 复 合 材 料 出 现 双 阈 渗 现 象 , 在 石 墨 烯 质 量 分 数 为 5 %时 ， 电 导 率 达 到 10-2 S/m。5. 研 究 了 石 墨 /PVC 和 石 墨 烯 /PVC/CPE 纳米复合材料的力学性能。发现 S3M 法 制备 的 石 墨 /PVC 和石墨烯/PVC/CPE 纳 米 复 合 材 料 ， 适 当 调 节 石 墨
6、烯 添 加 量 ， 可 以 实 现 对PVC 的增韧增强。关 键 字 ： 固 相 剪 切 碾 磨 法 （ S3M） ，石墨烯，石墨 /PVC 纳 米 复 合 材 料 ， 石 墨 烯 /PVC/CPE复 合 材 料 ， 导 电 率研 究 类 型 ： 应 用 基 础 研 究Title : Preparation of Graphene using expansible graphite and ItsApplication in Improving Electrical properties of PVCDiscipline : Applied chemistryAuthor : Li Shuli
7、ang (Signature)Supervisor : Li Kanshe (Signature)ABSTRACTAt present, there are many ways to preparation of graphene/polymer nano- composites,but the industrial scale dispersion of graphene in a polymer matrix is particularly difficult forpolymer nanocomposites because of reaggregatting. At the same
8、time, the existingpreparation method has difficult steps, high cost and low yield . Focusing on this question, wesuccess to prepare PVC/graphene compounding powders and PVC/CPE/graphenecompounding powders which are prepared to nanocomposites as master batch by Solid StateShear Milling (S3M) using Pa
9、n-Mill equipment. S3M provides a simple, useful and easy foroperation method and as a possible way for graphene scale production.The experimentalresults are as follows:1. Expanded graphite was prepared through the heating method and microwave method.Compared with the method of heating, the expanded
10、graphite prepared by microwave methodhas large amount of nano-scale pores,whose pore diameter is smaller, and higher expandedvolume.2. The PVC/graphite compounding powder is prepared by S3M, and the correspondinglynanocomposite material is made. The results of XRD、 TEM、 AFM、 Raman show that,pan-mill
11、 equipment can exert fairly strong squeezing force in normal direction and shear forcein both radial and tangential directions on milled materials, functioning like pairs ofthree-di-mensional scissors, and has excellent friction, tensile, dislocation, extrusion chimeric,stretch slipping, shear exfol
12、iating, grinding, mixing， dispersion on between expanded graphiteand PVC. Expanded graphite is exfoliated in compounding powder and realized the complexon a nanometer of yardstick of PVC and expanded graphite in composite .3.The PVC/CPE/graphene compounding powder is prepared by S3M, and thecorrespo
13、ndingly nanocomposite material is made. The results of XRD、 TEM、 AFM、 Ramanshow that CPE, PVC and graphite will be pulverized, well mixed, and embeded into eachother when they are co-milled with pan-mill. Because of the viscoelastic property of CPE,which conduce that it will easily adhere to the sur
14、face of graphite,Adding the 10wt% of CPEis more favorable to exfoliate and disperse graphene. TEM shows that the thickness ofgraphene layers reach 0.8nm.4. The electrical conductivity of PVC/graphite and PVC/CPE/graphene composites havebeen studied.The result shows that the electrically conductive p
15、roperties of two kinds ofcomposites significantly improve at low content of graphene. 4wt%， 3wt% should be thepercolation threshold of two kinds of composites to form a continuous graphene network,andelectrical conductivity increase to10-7S/m (improving 7 orders ) . It should be noted thatPVC/CPE/gr
16、aphene composites appear dual percolation threshold value phenomenon andelectrical conductivity increase to 0.01S/m at the content of 5wt%.5. The mechanical properties of PVC/graphite and PVC/CPE/graphene composites havebeen studied.Mechanical test results showed that both of the impact strength and the tensilestrength were increased at ppropriate content of graphite.Key words: Solid-state shear milling (S3M) method ; Graphite; PVC/graphitenanocomposite; PVC/CPE
