PP加氧化石墨烯改性，增加PP應(yīng)用領(lǐng)域
目前, 聚丙烯 (PP) 是生產(chǎn)及用量很大的熱塑性塑料, 其具有電絕緣性、耐化學(xué)腐蝕性及耐疲勞性好等優(yōu)點(diǎn), 缺點(diǎn)是低溫脆性大 (脆性溫度-35℃) , 耐老化性、耐熱性及阻燃性較差, 并且PP塑料制品易產(chǎn)生靜電積累及靜電危害。聚丙烯廣泛地應(yīng)用于汽車配件、電子儀器、包裝材料、管材管件和日常用品等, 耐熱、阻燃、耐老化性能方面的缺陷限制了聚丙烯的應(yīng)用。
加氧化石墨烯改性PP
氧化石墨烯(GO) 的結(jié)構(gòu)與石墨烯類似, 具有蜂窩狀的結(jié)構(gòu)形貌, 具有很好的強(qiáng)度和柔韌性, 具有一定的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能, 與高分子材料形成復(fù)合材料, 具有增強(qiáng)增韌、提高耐熱性能及消除靜電的作用。因此, GO改性PP樹脂具有以下優(yōu)勢：
(1) 氧化石墨烯的制備工藝簡單, 成本較低；
(2) 氧化石墨烯片層的尺寸及所帶的羧基、羰基和羥基等化學(xué)基團(tuán)的數(shù)量可以通過調(diào)整制備過程及條件進(jìn)行控制;
(3) 氧化石墨烯與PP性能互補(bǔ)性強(qiáng), 通過在PP中摻入少量的GO可以顯著提高PP的力學(xué)、耐熱、阻燃等性能。
加氧化石墨烯改性PP的力學(xué)性能
二維碳同素異形體主要指的氧化石墨烯改性PP材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度比起對照樣品有明顯提高, 其增加幅度與GO摻量有關(guān)系, 當(dāng)GO摻量在0.4%時(shí), 氧化石墨烯改性PP材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度增加效果最好。
GO改性PP的熱學(xué)性能
氧化石墨烯改性PP材料的熱導(dǎo)率和阻燃性能檢測結(jié)果表明, 氧化石墨烯改性PP材料的熱導(dǎo)率λ隨著GO摻量增加而增加。這是因?yàn)镚O納米片層具有良好的導(dǎo)熱性能, 在GO摻量為0.4%時(shí)熱導(dǎo)率增加幅度較大, 比對照樣品增加了205.3%。這是由于GO納米片層在PP樹脂中均勻分散形成了連續(xù)的體系, 傳熱效果較好。
同樣, 氧化石墨烯改性PP材料的阻燃性能隨著GO的摻入有顯著的增加, PP的LOI為18.0, 當(dāng)GO摻量為0.4%時(shí), 氧化石墨烯改性PP材料的LOI為27.6, 屬于難燃物質(zhì)。因此, GO的摻入, 可使氧化石墨烯改性PP材料的熱導(dǎo)率和阻燃性能有明顯的提高, 當(dāng)GO摻量為0.4%時(shí), 氧化石墨烯改性PP材料具有很好的熱傳導(dǎo)和阻燃性能。
當(dāng)氧化石墨烯摻量為0.1%、0.3%、0.4%和0.8%時(shí), 氧化石墨烯改性PP材料的玻璃化溫度分別為-22.5、-9.3、1.1和6.3℃, 對應(yīng)氧化石墨烯改性PP材料的熔點(diǎn)分別為163.3、168.5、174.2和179.4℃。與PP樹脂對比可知, GO納米片層的摻入顯著提高了PP樹脂的耐熱性能及對環(huán)境溫度的適應(yīng)性。
通過熔融共混制備的氧化石墨烯改性PP復(fù)合材料, 氧化石墨烯改性PP材料具有密實(shí)均勻的微觀結(jié)構(gòu)形貌, 其力學(xué)性能、熱導(dǎo)率和耐熱性能均比PP樹脂明顯提高。
當(dāng)GO摻量為0.4%時(shí), 氧化石墨烯改性PP材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別比對照樣品提高了29.6%、33.6%和62.7%, 熱導(dǎo)率比對照樣品提高了205.3%, 極限氧指數(shù)LOI從18.0提高到27.6, 氧化石墨烯改性PP材料具有好的導(dǎo)熱和阻燃性能, 擴(kuò)大了PP樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域。
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