改性石墨烯/聚合物复合材料的制备及其PTC行为研究
导电填料在聚合物基体中的分散性是影响PTC（正温度系数）材料性能优良与否的决定性因素，影响着PTC材料的发展和应用。而导电填料的表面处理往往以炭黑和碳纤维的偶联剂修饰为主，对于石墨烯作为导电填料并对其进行表面接枝改性处理的研究很少。利用溶液法将改性后的石墨烯与聚合物混合制备PTC材料的方法还未见文献报道。本文从提高导电填料在聚合物基体中的分散性、消除NTC（负温度系数）效应及提高PTC材料的稳定性角度出发，对改性石墨烯/聚合物导电复合材料的电学性能及PTC性能的稳定性等方面进行了初步研究。 首先，本文选取了导电性高且在有机溶剂中有良好分散性的聚苯胺(PANI)作为改性剂对石墨烯表面进行改性处理。不同于传统的通过范德华力制备石墨烯/聚苯胺的路线，本文采用一种新颖制备方法，通过石墨烯和聚苯胺间形成的酰胺基直接将聚苯胺嫁接到石墨烯表面，从而得到在有机溶剂中分散良好的石墨烯。 其次，我们利用溶液法将经聚苯胺改性的石墨烯与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)混合制备了改性石墨烯/PMMA复合体系。结果发现，经聚苯胺改性后的石墨烯能够在PMMA基体中均匀的分布，改性石墨烯/PMMA复合体系的PTC强度为0.725，比未经改性的石墨烯/PMMA体系的PTC强度提高了4.6倍。但是这两种体系都存在NTC现象。 最后，我们先将改性石墨烯与PMMA在溶液中混合，然后再将溶有低密度聚乙烯(LDPE)的溶液加入其中，制得了改性石墨烯/PMMA/LDPE复合体系。通过电镜观察到，改性石墨烯/PMMA/LDPE体系呈现出明显的“海岛”型结构。岛型的LDPE分布在PMMA当中，并且改性石墨烯完全均匀的分散在PMMA中。改性石墨烯/PMMA/LDPE体系的PTC强度比改性石墨烯/PMMA体系提高了54.5％，且该体系拥有优异的PTC稳定性。并且改性石墨烯/PMMA/LDPE体系的NTC现象完全消失。
导电复合材料;石墨烯;聚合物;表面改性;正温度系数
青岛科技大学
硕士
无机化学
郝春成
2015
中文
TM242
80
2015-09-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）