离子液体/石墨烯/酚醛树脂复合材料的制备与表征

来源 :吉林化工学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:neu20063043
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填料型导电聚合物因自身优点被广泛应用于各个领域,石墨烯是近年来在纳米领域新兴的一种材料,自身具有高电子迁移率、较好的热稳定性和大的比表面积,在聚合物基复合材料填料中被广泛应用。但存在石墨烯片层之间有较大的范德华力、易于团聚、添加量多、复合材料力性能下降等技术问题。离子液体本身具有良好的导电和导热性、高热稳定性、强的静电场、宽的电化学窗口等优点,可用于改善聚合物复合材料中填料团聚现象,提高导电填料的分散性,进而提高复合材料的电导率。基于此本文合成了三种离子液体,将其引入导电聚合物复合材料中,并系统的讨论了离子液体对复合材料的电导率、力学性能、热稳定性、玻璃化转变温度等性能的影响。1.利用季铵化法合成了甲基丙烯酸二甲氨基乙酯顺丁烯二酸盐(简称DMAEMA-MA)、1,10-二(1-乙烯基咪唑)癸基溴盐(简称[DMIM]2Br2)、1,2-二甲基-3-丁基咪唑溴盐(简称[BMMIM]Br)三种离子液体,用核磁和红外对其结构进行了表征,并制备了离子液体改性的酚醛树脂复合材料。研究发现,离子液体的添加提高了酚醛树脂的热稳定性;改善了酚醛树脂的韧性,起到了增韧效果;降低了酚醛树脂的体积电阻;[DMIM]2Br2在含量为(0-1.0)wt%时,使酚醛树脂的玻璃化转变温度先上升后下降;[BMMIM]Br、DMAEMA-MA在含量为(0-1.0)wt%时,使离子液体的玻璃化转变温度降低。SEM图片表明,改性酚醛树脂冲击断裂面团聚体较少,固化均匀。2.石墨烯/酚醛树脂复合材料的制备及性能研究。采用共混、热压成型的方法制备了石墨烯/酚醛树脂复合材料。石墨烯的加入提高了酚醛树脂的力学性能,并在添加量为15 wt%时力学性能最佳;玻璃化转变温度随石墨烯含量的增加变化不大;石墨烯降低了复合材料在热失重T5%、T10%时的分解温度;电导率随着石墨烯含量的增加而增大;SEM图片表明,在石墨烯含量为15 wt%分散效果最好,导电网络最完善,当含量20 wt%时出现团聚现象。3.离子液体/酚醛树脂/石墨烯复合材料制备及性能研究。采用真空抽滤、热压成型的方法成功制备离子液体/酚醛树脂/石墨烯复合材料。结果表明,离子液体的加入使复合材料的热稳定性提高,[DMIM]2Br2在含量为9 wt%、热失重T10%时,热分解温度提高了104℃;提高了复合材料的电导率,当离子液体加入5 wt%时,复合材料的电导率达到最大值0.00355 S/cm;在离子液体含量为(3-9)wt%时,玻璃化转变温度降低;SEM图片表明,加入离子液体后的团聚现象明显降低,石墨烯片层排列明显紧密,且轮廓清晰,分散状态明显加强。4.KH570-石墨烯/离子液体/酚醛树脂复合材料的制备及电性能研究。制备了KH570-石墨烯/酚醛树脂复合材料及[DMIM]2Br2/KH570-石墨烯/酚醛树脂复合材料。并对比了两种材料的力学性能、热机械性能、电性能,讨论了离子液体对材料的各项性能的影响。
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