隔离结构苯乙烯基聚合物/石墨烯纳米复合材料的制备及性能

摘要

尽管很多人已经对导电聚合物基石墨烯复合材料进行了深入地研究，但实现其轻质、高性能的目标仍较困难。为了充分发挥石墨烯的纳米效应，简化步骤，使苯乙烯基纳米复合材料在低石墨烯含量下形成高效的导电网络，以满足高端领域市场需求，我们进行了本次研究工作。首先设计尺寸合适的单分散聚苯乙烯（polystyrene，PS）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）微球，利用π-π相互作用，实现石墨烯在苯乙烯基聚合物微球表面的完全包裹，进一步热压后获得具有隔离结构的聚合物/石墨烯纳米复合物，以此提高石墨烯的利用率。并对不同石墨烯含量下具有隔离结构的复合材料的结构、形貌、电学、热、机械性能进行了系统的研究。扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）测试显示，石墨烯与苯乙烯基聚合物之间具有良好的界面结合，并成功构建了隔离导电结构。导电性能测试表明，PS/石墨烯（pristine graphene，pGR）复合材料逾渗阈值仅为0.047 vol%，ABS/还原石墨烯（reduced graphene oxide，rGO）复合材料的逾渗阈值仅为0.062 vol％，均低于以往相关文献的报道值。除了优异的电性能，其热导率和力学性能均能满足使用需求。 简而言之，本研究选取了两种典型的苯乙烯基聚合物：均聚物PS和共聚物ABS。采用简单的乳液共混法，石墨烯依靠分子间作用力包裹在苯乙烯基聚合物微球表面，再经过热压成功完成了轻质、高性能、具有隔离结构的苯乙烯基聚合物/石墨烯纳米复合物的制备，拓宽了苯乙烯基聚合物的应用领域。

目录

第一个书签之前