石墨烯對(duì)改性塑料的四種作用

??????? 石墨烯是一種由碳原子單層緊密組合的二維晶體材料，是現(xiàn)在得知的最薄材料，其薄厚約為0.335nm，具備非常大的理論比表面積、出色的透光性、高的拉伸彈性模量、非常高的強(qiáng)度、非常高的熱導(dǎo)率、出色的電導(dǎo)率等。

一、氣體阻隔

聚合物納米復(fù)合材料的氣體阻隔性主要是由3個(gè)條件決定：填充料性質(zhì)、聚合物基體的固有阻隔性和分散質(zhì)量。在其中，O2、CO2和有機(jī)蒸汽等物質(zhì)在聚合物薄膜中的滲透對(duì)其使用性能有關(guān)鍵影響，聚合物的阻隔特性可以運(yùn)用添加不透水的層狀填充料明顯提高，石墨烯具備高透明度、相對(duì)比較大的長(zhǎng)徑比和大的比表面積，當(dāng)其徹底剝離并分散在聚合物納米復(fù)合材料中時(shí)，會(huì)使氣體滲透分子通過(guò)更長(zhǎng)的路徑，可大幅度提高塑料的氣體阻隔性。

二、抗靜電

石墨烯作為一種新興導(dǎo)電填充料，不但具備出色的材料力學(xué)性能，電子遷移率十分高，且橫縱較為大，填充到塑料基體中，可獲得高電導(dǎo)率低逾滲濃度的長(zhǎng)期抗靜電塑料。尤其是，因?yàn)槭┚邆浔容^大的橫向尺寸和特有的二維平面結(jié)構(gòu)，比碳納米管更易于分散在聚合物基體中。如以鄰苯二甲酸二辛酯為球磨介質(zhì)和增塑劑，將天然石墨球磨獲得的石墨烯與PVC直接熔融復(fù)合，由該法制取獲得的石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為0.8%時(shí)就能獲得PVC／石墨烯抗靜電復(fù)合材料，該復(fù)合材料做到了優(yōu)質(zhì)的材料力學(xué)性能，適宜規(guī)模性制取，而對(duì)石墨來(lái)講，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)需做到7%才可實(shí)現(xiàn)PVC的抗靜電標(biāo)準(zhǔn)。

三、提高

現(xiàn)在早已有石墨烯在發(fā)泡塑料各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，而且應(yīng)用于包裝、軍工等各個(gè)領(lǐng)域，還有運(yùn)用石墨烯的高強(qiáng)度特性，研發(fā)新型的石墨烯汽車，應(yīng)用石墨烯復(fù)合塑料作為汽車的骨架及結(jié)構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)汽車向輕量化發(fā)展和低能耗等需要。盡管石墨烯具備優(yōu)質(zhì)的材料力學(xué)性能，但因?yàn)榇蟮谋缺砻娣e和范德華力的存在，納米粒子非常容易團(tuán)聚，在與聚合物熔融共混加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生團(tuán)聚，這成為了制取復(fù)合材料的一個(gè)難題。為了能充分利用復(fù)合材料中的提高物，改進(jìn)分散、提高界面相互作用是極為重要的。

四、導(dǎo)熱

石墨烯在開(kāi)發(fā)高導(dǎo)熱性能聚合物復(fù)合材料中，展示出極大的應(yīng)用前景。因?yàn)槭┙柚曌觽鬏?，使其具備更高的熱?dǎo)率，將其加入到塑料后，能使塑料的熱導(dǎo)率由0.1～0.5W／(m·K)達(dá)到5～10W／(m·K)，提升10倍以上，使塑料可適用于LED燈的散熱件、汽車散熱件、電子電器散熱殼體等方面，替代一部分金屬鋁等較常用散熱材料，進(jìn)而促進(jìn)器件的輕量化，已受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)領(lǐng)域的重視。為得到需要的復(fù)合材料導(dǎo)熱性能，一個(gè)重要因素是完成石墨烯在聚合物基體界面均衡分散化，提高界面相互作用。

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