氧化石墨烯（二硫化钼）/水性聚氨酯复合薄膜的研究

摘要

水性聚氨酯(WPU)是发展最快、最有前途的聚合物之一，具有许多独特的属性，被广泛应用。但其本身仍有很多不足之处，所以用纳米材料改性水性聚氨酯是目前研究的热点之一。本论文分别使用两种纳米颗粒与水性聚氨酯混合制备了复合薄膜。
　　主要研究工作如下:
　　(1)通过Hummers法对天然鳞片石墨(NG)进行氧化得到氧化石墨，然后超声剥离获得氧化石墨烯(GO)。通过扫描电子显微镜(SEM)，X-射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FT-IR)对NG和GO进行形貌和结构表征，结果表明制备的GO含有多种含氧官能团（如-O-H、-C=O、-COOH等）。之后用溶液共混和流延成膜法制备了GO/WPU复合薄膜，研究了GO的含量对GO/WPU复合薄膜的微观形貌结构、力学、导热、导电和摩擦性能的影响。结果表明，随着GO含量的增加，当w(GO)=4％时，复合薄膜的拉伸强度最大达到20.6MPa，导热系数最高为0.208W/(m·K)。
　　(2)以仲钼酸铵为钼源、硫脲为硫源和还原剂采用水热法制备出二硫化钼(MoS2)纳米材料，通过SEM和透射电子显微镜(TEM)进行表征;然后用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)将MoS2改性后，通过FT-IR和XRD进行表征。研究发现，CTAB在MoS2纳米薄片的形成过程中起着极其重要的作用，MoS2层之间的堆叠受到了强烈的抑制。用CTAB改性后的二硫化钼，与WPU混合，通过溶液共混和流延成膜法制备了MoS2厂WPU复合薄膜，研究了MoS2的含量对MoS2/WPU复合薄膜的微观形貌结构、力学、导热和摩擦性能的影响。结果表明，当w(MoS2)=0.5％时，复合薄膜的拉伸强度最大达到23MPa，当w(MoS2)=2％的导热系数最高为0.18W/(m·K)。

目录

声明

摘要

1．1概述

1．2水性聚氨酯

1．2．1水性聚氨酯的简介

1．2．2水性聚氨酯的制备方法

1．2．3水性聚氨酯的应用

1．3氧化石墨烯介绍

1．3．1氧化石墨烯的简介

1．3．2氧化石墨烯的制备

1．4纳米二硫化钼介绍

1．4．1二硫化钼的制备

1．4．2二硫化钼的应用

1．5聚合物基复合材料介绍

1．5．1氧化石墨烯／聚合物复合材料

1．5．2二硫化钼／聚合物复合材料

1．6本课题研究目的及内容

2．1实验原料和试剂

2．2实验仪器设备及实验配方

2．3测试与表征手段

2．3．1傅里叶变换红外光谱(FT-TR)测试

2．3．2扫描电子显微镜(SEM)测试

2．3．3透射电子显微镜(TEM)测试

2．3．5力学性能测试

2．3．6导热性能测试

2．3．7导电性能测试

2．3．8摩擦性能测试

第三章氧化石墨烯／水性聚氨酯复合薄膜的制备及表征

3．1引言

3．2实验方法

3．2．1 GO的制备

3．2．2 GO／WPU复合薄膜的制备

3．3 NG和GO的形貌和结构分析

3．3．1扫描电镜(SEM)分析

3．3．2傅里叶红外光谱分析(FT-IR)

3．3．3 X-射线衍射(XRD)分析

3．4 GO／WPU的形貌和结构分析

3．4．1扫描电镜(SEM)分析

3．4．2傅里叶红外光谱分析(FT-IR)

3．4．3 X-射线衍射(XRD)分析

3．5 GO／WPU复合薄膜的性能分析

3．5．1力学性能分析

3．5．2导热性能分析

3．5．3导电性能分析

3．5．4摩擦性能分析

3．6本章小结

4．1引言

4．2实验方法

4．2．1 MoS2的制备

4．2．2 CTAB改性MoS2的制备

4．2．3 CTAB改性MoS2的机理

4．2．4 MoS2／WPU复合薄膜的制备

4．3 MoS2及其改性后的形貌和结构分析

4．3．1扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析

4．3．2 X-射线衍射(XRD)分析

4．3．3红外光谱(FT-IR)分析

4．4 MoS2／WPU复合薄膜的形貌和结构分析

4．4．1扫描电镜(SEM)分析

4．4．2 X-射线衍射(XRD)分析

4．4．3红外光谱(FT-IR)分析

4．5 MoS2／WPU复合薄膜的性能分析

4．5．1力学性能分析

4．5．2导热性能分析

4．5．3摩擦性能分析

4．6本章小结

5．1本文主要工作与结论

5．2展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢