石墨烯/PET复合导电纤维的制备与性能研究

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:gengxuetao
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石墨烯是二维网状的碳纳米材料,具有超大比表面积、超高的强度、超强的导热导电等优异的性能,这些优异性能只有在单片层时才能得以发挥。石墨烯化学惰性及疏水性、超强的分子间作用力使其极易团聚特性,在一定程度上限制了石墨烯及其复合材料的进一步研究和应用,因此采用石墨烯来做一些产品开发就显得尤为困难。随着科技的不断进步发展,各行业对复合材料的综合性能提出了更高的要求,其中最主要的诉求就是复合材料的抗静电性能。因为在电子电器领域,静电存在较大危害,另外为了抵抗电磁干扰,复合材料的电磁屏蔽也需要进一步解决。相比于其他填充物的静电材料,石墨烯具有成本低、渗滤阈值低、力学性能好等特点。自身导电性良好的石墨烯对复合材料的导电性有很大的提高作用,所以本论文利用石墨烯作为填充材料以希望制作出导电性优良的复合材料。本文首先采用插层剥离法制备了石墨烯。然后,将制备的石墨烯和PET分别溶解于DMF和六氟异丙醇,再将石墨烯分散液和PET溶液混合搅拌12h后,得到分散均匀的石墨烯/PET混合溶液;最后,向混合溶液中加入去离子水析出石墨烯/PET复合母粒。将真空加热处理后的复合母粒加工成很小的颗粒放进熔融共混仪器中,通过调节转速和温度最终得到毫米级别的石墨烯/PET复合材料纤维。本文利用拉曼成像和拉曼光谱等手段研究了石墨烯在基体中的分散性和团聚现象,并研究其力学和电学性能。结果表明导电纤维的电导率与石墨烯面积占比成正相关,在面积比为15%时就形成了相对完备的导电网络,而当其值达到45%时则复合材料的导电网络完全形成。
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