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石墨烯/高分子复合材料制备三方法,哪一种最好?


来源:中国粉体网   茜茜

[导读]  石墨烯是一种具有单原子厚度的二维碳纳米材料,具有优异的电学、光学、热学和力学性能,有比其它碳基材料(如碳纳米管、碳纤维、石墨)更大的比表面积,是制备各种高强度结构材料、催化剂、传感器和能源器件的理想材料。

中国粉体网讯  石墨烯是一种具有单原子厚度的二维碳纳米材料,具有优异的电学、光学、热学和力学性能,有比其它碳基材料(如碳纳米管、碳纤维、石墨)更大的比表面积,是制备各种高强度结构材料、催化剂、传感器和能源器件的理想材料。


石墨烯/高分子复合材料制备方法有三种,分别是溶液混合、熔融共混和原位聚合,三种方面各有所长,究竟哪一种最受大众的青睐,我们去一探究竟!


1、溶液混合

溶液混合是将石墨烯和高分子溶解在它们的良溶剂中,通过超声或剧烈搅拌得到均匀的混合溶液,然后采取脱除溶剂或沉淀的方法得到石墨烯高分子复合材料。溶液混合是常用的制备石墨烯与高分子复合材料的方法。此方法简单、直接、无需复杂设备,而且可以大批量制备,能广泛应用于工业生产中。


2.熔融共混

熔融共混是在相对高的温度下将填料与高分子基体进行混合。利用剧烈机械搅拌实现填料在基体中的均匀分散,增强填料与基体之间的界面结合作用。此种共混方法比较适合于热还原石墨烯或剥离石墨与热塑性高分子的混合。熔融共混比溶液混合更适合于工业化大批量生产,有效避免了溶剂的使用,从而达到经济、环保的要求。


熔融共混不能像溶液共混那样实现填料在基体中的良好分散,而且较高的剪切力可能对石墨烯片的尺寸与形貌造成影响,而这些因素与石墨烯和复合材料的性能均密切相关。


3.原位聚合

原位聚合是将高分子单体溶液和石墨烯溶液混合,加入一定的催化剂,并在合适条件(如温度、pH、电位)下进行聚合的一种方法。值得注意的是石墨烯与单体溶液的混合顺序、比例、浓度等都对聚合反应有着重要的影响。在石墨烯上修饰硬脂酸可以提高其在有机溶剂(如四氢呋喃,THF)中的溶解性。


尺有所短寸有所长,三种方法各有千秋。制备石墨烯/高分子复合材料的研究或许还有很长的路要走,不如中途驻足来苏州,听山东鲁泰控股有限公司石墨烯高分子复合材料研发中心的王纲博士将作《石墨烯/高分子复合材料制备:从熔融共混到原位复合》的报告。或许对今后的学习与研究更有帮助!


2019年6月4-5日,由中国粉体网,江苏省纳米技术产业创新中心联合主办的“2019第二届低维碳纳米材料制备及应用技术高峰论坛”我们不见不散!




王纲博士,毕业于中国科学院化学研究所,一直从事高分子纳米复合功能材料的制备和性能研究,在Nanoscale、Carbon、Journal of Power Sources、Polymer Bulletin、Bioresource Technology、Electrochimica Acta、RSC Advances、Acta Polymerica Sinica 等国际著名期刊发表SCI 论文数十篇,总影响因子超过40。先后承担和作为主要完成人参加了国家自然科学基金项目两项(基金号:51343005,21403251)和山东省自然基金一项(氯乙烯合成非汞催化剂的制备与开发,项目编号ZR201709220159)。现为山东鲁泰控股集团有限公司石墨烯高分子复合材料研发中心研发主任工程师。



石墨烯高分子复合材料研发中心于2016年11月5日成立,以鲁泰控股集团现有的技术及研发中心优势,建立产品研发体系,通过对产品的开发与研制,成立技术与工艺攻关小组。主要利用鲁泰化学的PVC与石墨烯相结合,采用密炼混合或者原位聚合的方法,使PVC具有导电性能、防静电性能、电磁屏蔽的功能,提高PVC的附加值,拓展PVC的应用范围。


资料来源:

■于小雯,石墨烯/高分子复合薄膜的制备及应用

■山东鲁泰控股有限公司石墨烯高分子复合材料研发中心官网

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