原位聚合制备聚苯胺/石墨烯导电复合材料的工艺

采用盐酸(HCl)为掺杂酸、以聚乙烯基吡咯烷酮(PVPK90)为空间稳定剂,在过硫酸铵(APS)氧化体系中通过原位聚合制备了聚苯胺/石墨烯导电复合材料。该方法制备的聚苯胺/石墨烯复合材料导电性能好,聚苯胺尺寸大小均一、形貌规整。实验结果表明,当石墨烯的添加量为7%(质量分数)时,聚苯胺/石墨烯复合材料的电导率较纯聚苯胺的提高了2个数量级。另外,对原位聚合制备聚苯胺/石墨烯复合材料的制备工艺进行了优化。对制备工艺进行优化后,在石墨烯添加量为1%(质量分数)时,聚苯胺/石墨烯复合材料的电导率较纯聚苯胺提高了一个数量级,在提高复合材料导电性的同时简化了加工工艺,大大提高了生产率,具有可靠的实用价值。

聚苯胺/氧化石墨烯导电复合材料的制备

通过原位聚合非二次掺杂制备了高导电性聚苯胺/氧化石墨烯复合材料。采用盐酸为掺杂酸,研究了聚苯胺/氧化石墨烯的微观形貌;探讨了盐酸浓度及氧化石墨烯(GO)用量对反应过程和复合材料导电性的影响。结果表明:聚苯胺(PANI)以球状物的形式均匀地包覆在GO表面;盐酸浓度超过0.5mol·L-1,反应诱导期明显缩短,复合材料的导电性显著提高。在聚合体系中加入GO可延长聚合反应诱导期,但随着GO用量的增加反应诱导期缩短。当盐酸浓度为0.5mol·L-1,GO与苯胺单体质量比超过2%时,制备的PANI/GO复合材料中GO形成导电通路,电导率较纯PANI提高一个数量级,达到1.4S·cm-1。

石墨烯和碳纳米管在橡胶中的分散性研究

采用石墨烯(TrG)和碳纳米管(MWNTs)增强改性硅橡胶和顺丁橡胶。3%(wt)石墨烯填充橡胶后硅橡胶的拉伸强度提高了近14倍,邵氏硬度由20提高到了47,导电逾渗值为2%(wt),此时复合材料的电导率为1×10-5S/cm;碳纳米管对硅橡胶的补强效果和导电性也都有提高,但是不如石墨烯的效果明显。在顺丁橡胶石墨烯或者碳纳米管复合体系中出现了同样的现象。尽管TrG和MWNTs的化学结构相似,由于TrG和MWNTs的形貌和拓扑结构不同,导致填料与聚合物基体的相互作用有很大差异,石墨烯比碳纳米管在橡胶基体中更易分散。这主要是由于石墨烯与聚合物基底材料之间有更大的接触面积,使得石墨烯与橡胶之间的相互作用更加强烈,即使在石墨烯顺丁橡胶这种弱相互作用体系中,石墨烯也能实现良好的分散。