纤维素/石墨烯复合材料的制备与性能研究
随着合成高分子产业的不断发展，人们愈来愈关注其发展所带来的严峻的环境问题，如白色污染、水污染和大气污染等，严重威胁着人们健康的生活环境。对自然界中广泛存在的天然高分子合理而有效的利用可以很好地缓解和解决这一环境问题。本论文着眼于自然界中广泛存在的天然高分子材料—纤维素，利用环保绿色的水溶液溶解体系，对纤维素进行凝胶化成型。通过在溶解过程中加入高导电导热的石墨烯，制备出纤维素/石墨烯的复合材料，并通过添加第三组分聚乙二醇可直接用于相变储能材料，表现出优异的尺寸稳定性、高的热导率和相变焓。具体工作如下: 一、利用碱/尿素绿色水溶液体系来溶解纤维素，成功制备出纤维素的水凝胶，通过加入剥离后的氧化石墨烯，并经抗坏血酸还原后，得到的纤维素/石墨烯水凝胶，兼具优良的力学结构性能与导电的功能性。将纤维素/石墨烯导电水凝胶中的水部分置换为聚乙二醇200后，水凝胶在保持导电性的同时大幅提高压缩强度，且可根据需要改变聚乙二醇200的加入量来调节水凝胶的力学强度。 二、利用上述方法，在制备纤维素/石墨烯水凝胶的基础上，提高石墨烯的加入量，并用聚乙二醇1000完全置换水凝胶中的水，得到聚乙二醇/纤维素/还原氧化石墨烯的三维相交储能复合材料，由于纤维素的三维结构以及和聚乙二醇的强氢键作用，使得所制备的复合材料具有卓越的形状稳定性，而石墨烯的加入也在一定程度上提高了复合材料的导热率，加快传热速率。 三、由第二部分工作得知，石墨经氧化后性成较多缺陷，简单的化学还原不足以使缺陷得到较好的修复，所以我们替换还原氧化石墨烯为经2800℃高温处理的石墨烯微片，这种高品质石墨烯的加入大大提高了复合材料的导热性能。此外，本章工作将纤维素/石墨烯微片先冷冻干燥为气凝胶后，通过真空辅助浸渍的方法填充更高分子量的聚乙二醇6000，在提高基体本征相变焓的同时提高相变材料的填充量，从而间接提高所得相变复合材料的相交焓。所以，我们所制备出的聚乙二醇/纤维素/石墨烯微片相变储能材料同时具有优异的尺寸稳定性、高的相变焓值和热导率。
纤维素;石墨烯;聚乙二醇;相变储能;复合材料
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
于中振
2015
中文
TB332
81
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）