納米石墨片在液相介質(zhì)中的分散及機(jī)理研究.pdf

1、納米石墨片不僅具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，獨(dú)特的二維納米結(jié)構(gòu)，而且價(jià)廉、易生產(chǎn)，因此成為替代碳納米管的理想的導(dǎo)電導(dǎo)熱填料。但是由于納米石墨片層間范德華引力很強(qiáng)(2 ev·nm-2)，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中導(dǎo)致其在基體中，尤其是液相介質(zhì)中不易分散，因而成為影響其應(yīng)用的主要因素。本文以膨脹石墨為原料，在超聲和球磨分散工藝中引入了高分子量的分散劑和/或樹(shù)脂制備了液相(包括油相和水相)穩(wěn)定分散的納米石墨片，分別考察了分散工藝、分散劑和/或樹(shù)脂以及表面

2、改性等對(duì)納米石墨片分散液穩(wěn)定性的影響，在此基礎(chǔ)上初步探討了納米石墨片在液相體系中的分散機(jī)理，為納米石墨片的實(shí)際應(yīng)用提供有意義的理論指導(dǎo)。 首先我們以乙二醇丁醚醋酸酯為分散介質(zhì)，加入高分子分散劑Disperbyk-163，以及高分子量的氯醋樹(shù)脂VYHH，通過(guò)超聲分散工藝制備了納米石墨片在油性介質(zhì)中的穩(wěn)定分散液。所得納米石墨片穩(wěn)定分散液的最高濃度可達(dá)0.67 mg·mL-1，放置半年后仍然能夠穩(wěn)定存在，沒(méi)有沉淀產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)高分子分

3、散劑和樹(shù)脂均對(duì)納米石墨片的穩(wěn)定分散有重要的影響。高分子分散劑Disperbyk-163通過(guò)胺基與納米石墨片表面的含氧官能團(tuán)形成強(qiáng)的氫鍵錨接，而分散劑溶劑化鏈伸展到溶劑中，形成緊密的吸附層，提高納米石墨的潤(rùn)濕性，促進(jìn)超聲作用下納米石墨片的破碎；而樹(shù)脂則通過(guò)與高分子分散劑溶劑化端的范德華作用，松散的吸附在納米石墨片表面，形成厚的溶脹的聚合物層，提供足夠的空間位阻，阻止破碎后的納米石墨片絮凝。 其次我們以聚合物電解質(zhì)型分散劑J—68為

4、分散劑，通過(guò)球磨工藝制備了納米石墨片的水性穩(wěn)定分散液。所得納米石墨片水性穩(wěn)定分散液的最高濃度可達(dá)2.5 mg·mL-1。研究發(fā)現(xiàn)在水性介質(zhì)中納米石墨片在空間位阻斥力和電斥力共同作用下達(dá)到穩(wěn)定分散。一方面可以通過(guò)調(diào)節(jié)體系的pH值來(lái)增大納米石墨片的表面ζ電位，進(jìn)而提高電斥力使納米石墨片穩(wěn)定分散；另一方面可 以通過(guò)對(duì)納米石墨片進(jìn)行表面改性，引入酸性官能團(tuán)，不僅增加納米石墨片在水中的浸潤(rùn)性，而且酸性官能團(tuán)解離后能提供更多的表面電荷，從而