GO表面原位生长CNTs改善聚丙烯导热复合材料分散与界面形态

二维结构氧化石墨烯(GO)纳米片在高分子导热复合材料领域有良好应用前景,但常受限于片层间相互作用过大导致的局部团聚,不利于力学性能和导热性能的提高。借助GO纳米片表面和边缘提供的大量活性位点以吸附铁基催化剂,进而通过微波辅助合成方法在GO表面原位生长碳纳米管(CNTs)的策略,在数分钟内合成具有三维多层次结构的纳米杂化体(GO-CNT)。通过常规熔融共混方法,可获得GO-CNT在聚丙烯(PP)基体中良好剥离与均匀分散形态,明显不同于GO/PP复合体系中严重的局部团聚现象。均匀分散的GO-CNT对PP复合材料的力学性能和导热性能提升效果显著:在3%(质量分数)含量下,复合材料的屈服强度和热导率分别达到了38.0 MPa和0.76 W/(m·K),较纯PP增幅分别为20%和230%,明显优于传统GO改性复合材料。本研究为解决纳米片状填料在导热复合材料中的应用瓶颈提供了可行的结构设计策略和复合材料制备方法。