功能化石墨烯片/碳纳米管协同改性聚苯乙烯纳米复合材料的制备和力学性能研究

摘要

用溶液复合法制备了乙二胺(EDA)共价功能化改性氧化石墨烯片(GS-EDA)/酸化多壁碳纳米管(MWNT-COOH)/聚苯乙烯接枝马来酸酐(PS-g-MAH)纳米复合材料.采用红外光谱和X射线衍射分析了填料的表面结构;并通过拉伸、冲击和熔体流动速率试验测试了纳米复合材料的力学性能和熔融流动性能.研究结果表明,EDA已经成功接枝于氧化石墨烯片的表面;复合过程中GS-EDA、MWNT-COOH与PS-g-MAH之间发生了化学作用,从而改善了复合材料的力学性能.石墨烯与碳纳米管对PS-g-MAH具有明显的协同增强和增韧效应.与单独加入其中一种填料相比,同时加入石墨烯和碳纳米管对复合材料拉伸性能和冲击强度的提升效果更为明显.当质量比GS-EDA/MWNT-COOH为1∶2时,拉伸强度和弹性模量较纯PS-g-MAH分别提高了16.5％和28.6％.纳米复合材料的熔体流动速率随着填料的加入逐渐降低,填料比例对流动性能的影响变化趋势与冲击强度的变化趋势相似.