功能化石墨烯-碳纳米管协同强韧化HDPE纳米复合材料的制备和性能

摘要

使用L-天门冬氨酸连接氧化石墨烯和酸化多壁碳纳米管(WMCNT-COOH)合成杂化材料LGC,然后用纳米填料LGC填充马来酸酐接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-MAH),用熔融共混法制备了LGC/HDPE-g-MAH纳米复合材料。对LGC杂化填料和LGC/HDPE-g-MAH纳米复合材料进行了红外分析(FTIR)、拉曼光谱分析(Raman)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜分析(SEM)、示差扫描量热仪分析(DSC)、热失重分析(TGA)、动态热机械分析(DMA)和力学性能测试,研究了LGC含量对LGC/HDPE-g-MAH纳米复合材料性能的影响。结果表明:L-天门冬氨连接了GO和WMCNT-COOH,三者通过酰胺键连接在一起形成LGC杂化材料。LGC杂化材料内部官能团(氨基或羧基等)与聚合物基体中的羧基发生相互作用,改善了基体与填料之间的界面。根据DMA分析,损耗因子的变化证实了LGC与基体分子链之间强烈的相互作用。热学分析结果表明:纳米复合材料的结晶温度、熔融温度和热稳定性能都提高了。力学分析表明:随着LGC含量的增加,复合材料的拉伸强度和冲击强度呈现出先增大后降低的趋势;当LGC含量为0.5%和0.75%(质量分数)时,复合材料的冲击强度和拉伸强度分别比HDPE-g-MAH提高了95.9%和62.4%。