工业化制备石墨烯的评价及其在压敏胶中的应用

摘要

石墨烯(graphene)是一种只有一个碳原子厚度的二维(2D)材料，是富勒烯、碳纳米管和石墨的基本组成单元。在25℃下，电子迁移率很高，达到200000 cm2/V·S;比表面积很大，为2600 m2/g;热导率很高，为5000 W/(m·K);电阻率很小，约为10-6Ω·cm;具有很好的物理特性，强度可达130 GPa，比钢铁还要硬。这些优异的性能使得它常被作为导电导热填料来使用，以增强复合材料的各种性能。广泛的应用促使它的生产方法也在不断改进，传统制备方法促进了石墨烯的发展，但是也存在一些缺点，导致石墨烯的应用受到限制，而微波剥离方法能够改善传统石墨烯制备方法的一些缺点，还能够通过简单的工艺进行大规模制备。用此方法制备的石墨烯结构缺陷少，可以添加到压敏胶中制备导热压敏胶，进而可以被广泛应用于各个领域。与通过金属材料（金属离子）、非金属材料（石墨、炭黑、碳纳米管）、高导热填料（Al、Cu、Ag等金属粉类填料）、金属氧化物类填料(Al2O3、MgO等)、非金属导热填料(SiC、AIN、Si3N4等)等制备的导热压敏胶相比，具有分散均匀的特点，最主要的是能够有效提高压敏胶的导热性能。
　　本论文的主要研究内容如下:
　　1.对工业化制备的石墨烯进行评价分析。实验结果表明:通过微波剥离可膨胀石墨制备的石墨烯层数少，纯度高。
　　2.通过自由基共聚的方法制备聚丙烯酸酯压敏胶。研究结果表明:制备的聚丙烯酸酯压敏胶分子量达到46万，初粘力高，达到9号球;持粘力大，达到90s，剥离强度达到5.25N。
　　3.通过高速分散和高频超声分散的方法制备石墨烯聚丙烯酸酯压敏胶。实验结果发现:石墨烯在丙烯酸酯树脂中具有较好的分散情况，一周内不会出现沉降团聚现象。与纯的丙烯酸酯压敏胶相比，石墨烯的加入能够很大程度的提高石墨烯聚丙烯酸酯压敏胶的导热性能及力学性能。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 碳材料概述

1．2 石墨烯简介

1．2．1 石墨烯的结构与性质

1．2．2 制备石墨烯的方法

1．2．3 石墨烯的发展领域

1．3 石墨烯／聚合物复合材料

1．3．1 石墨烯复合材料的制备

1．3．2 复合导热材料的研究

1．4 压敏胶的简介

1．4．1 压敏胶的分类

1．4．2 压敏胶的组成

1．4．3 导电压敏胶

1．4．4 导热压敏胶

1．4．5 压敏胶的应用

1．5 课题研究的目的、意义和内容

1．5．1 课题研究的目的与意义

1．5．2 课题研究的内容

第二章 实验部分

2．1 实验药品和设备

2．1．1 实验药品

2．1．2 实验设备

2．2 样品的制备

2．2．1 石墨烯的制备

2．2．2 压敏胶的制备

2．3．1 形貌表征

2．3．2 结构表征

2．3．3 热学性能测试

2．3．4 导热性能测试

2．3．5 初粘力性能测试

2．3．6 持粘力性能测试

2．3．7 剥离强度性能测试

第三章 工业化制备石墨烯的评价

3．1 前言

3．2 工业化制备石墨烯的结构分析

3．3 小结

第四章 石墨烯聚丙烯酸酯压敏胶的制备及表征

4．1 前言

4．2 单体比例对压敏胶结构和性能的影响

4．2．1 不同分子量的压敏胶的制备

4．2．2 不同单体比例对性能的影响

4．3 石墨烯聚丙烯酸酯压敏胶的制备

4．4 石墨烯含量对复合材料性能的影响

4．4．1 石墨烯含量对压敏胶膜初粘力的影响

4．4．2 石墨烯含量对压敏胶膜持粘力的影响

4．4．3 石墨烯含量对压敏胶膜剥离强度的影响

4．4．4 石墨烯含量对压敏胶膜热导率的影响

4．5 小结

第五章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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