固相剪切碾磨法制備石墨-PVC抗靜電復(fù)合材料.pdf

1、石墨有其特殊的弱層間結(jié)構(gòu)以及優(yōu)良的導(dǎo)電性能,使其成為制備功能型聚合物/無機(jī)層狀納米復(fù)合材料的一種常用填料,相應(yīng)的多功能聚合物/石墨納米復(fù)合材料也越來越受到關(guān)注。本文針對石墨在剝層過程中容易產(chǎn)生團(tuán)聚現(xiàn)象及聚合物/石墨納米復(fù)合材料制備過程中的難題,采用固相剪切碾磨法(S3M),成功制備石墨/PVC納米復(fù)合材料,實(shí)現(xiàn)了PVC阻燃抗靜電功能化;為石墨/聚合物納米復(fù)合材料的制備提供了一種簡單、有效、容易實(shí)施的新方法,同時也為石墨烯規(guī)?；a(chǎn)提供了

2、一條可能的途徑。取得了以下的主要成果:
　　1.通過固相剪切碾磨法(S3M)法成功制備石墨/PVC復(fù)合粉體及相應(yīng)納米復(fù)合材料,應(yīng)用XRD、SEM、TEM等手段表征了結(jié)構(gòu)。XRD顯示,隨碾磨次數(shù)的增加石墨/PVC復(fù)合粉體中石墨特征衍射峰強(qiáng)度逐漸減弱,峰寬增大,微晶尺寸減小;TEM表明,通過固相剪切碾磨石墨片層層間距明顯增大,逐步剝離,PVC插層,石墨完全納米化。SEM顯示,石墨/PVC復(fù)合粉體具有薄片狀形貌特征,且隨著碾磨次數(shù)的增加

3、,片層逐漸拉長,粉末更為蓬松,長徑比、徑厚比越來越大,同時獨(dú)立存在的片狀石墨逐漸消失,表明PVC與石墨已相互嵌入,均勻分散。證明在磨盤碾磨強(qiáng)大的三維剪切力場作用下,通過摩擦和拉伸形變錯位、擠壓嵌合、拉伸滑移、剪切剝離與粉碎和混合分散等過程,實(shí)現(xiàn)層狀石墨的層間剝離和與聚合物的納米復(fù)合。
　　2.研究了石墨/PVC復(fù)合材料的導(dǎo)電性能。發(fā)現(xiàn)S3M制備的石墨/PVC復(fù)合粉體直接熱壓成型與經(jīng)雙輥塑煉后模壓成型兩種不同方式所得試樣導(dǎo)電性能有很

4、大的差別。如當(dāng)石墨質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％時,表面電阻率前者低于后者5個數(shù)量級;當(dāng)石墨質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4％時,體積電阻率前者低于后者5個數(shù)量級。TEM顯示,石墨/PVC復(fù)合粉體直接模壓成型材料具有納米插層復(fù)合結(jié)構(gòu),在復(fù)合材料中通過石墨納米片層的相互搭接形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò);而復(fù)合粉體經(jīng)雙輥混煉后,破壞了插層結(jié)構(gòu),使石墨片層團(tuán)聚,影響了導(dǎo)電通路。
　　3.研究了石墨/PVC復(fù)合材料的力學(xué)性能。結(jié)果表明,加工技術(shù)及石墨的有機(jī)改性對復(fù)合材料的力學(xué)性能均有較大影