改性石墨烯/聚丙烯酸酯Pickering复合乳液膜的制备及其性能研究

十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对氧化石墨烯(GO)表面化学接枝改性后,获得的改性氧化石墨烯(mGO)在苯乙烯(St)和丙烯酸丁酯(BA)单体中的分散性及相亲性均有提高,可以作为稳定的水性Pickering分散剂参与乳液共聚反应,得到mGO/聚丙烯酸酯Pikcering复合乳液.通过原子力显微镜(AFM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、光学照片、粒径分析、透射电子显微镜(TEM)等分析表征,考察了GO改性前后复合乳液结构及涂膜性能的变化,探讨了mGO的加入对聚合物乳胶粒子的粒径大小、分散性等影响.结果表明:当mGO含量为0.01%～0.20%时,乳液的单分散性和稳定性最好,mGO片层包覆于聚合物乳胶粒子表面使复合乳胶粒子形成核壳结构,若mGO含量在0.20%以上乳胶粒子结构稳定性变差.将mGO/聚丙烯酸酯复合乳液干燥成膜,可得到柔性、透明的mGO/聚丙烯酸酯复合乳液膜.对其导热性能进行测试分析发现:当mGO含量为0.01%～0.20%时,复合乳液膜的热导率随mGO含量增加而升高,在mGO含量为0.20%时达到最高值0.358W/mK,相较纯聚丙烯酸酯乳液膜的热导率提高49%.由于mGO在复合乳液膜中形成三维网络结构,导致mGO/聚丙烯酸酯复合乳液膜的热稳定性和热机械性能也有明显提升.

有机硅改性氧化石墨烯-聚丙烯酸酯的制备及性能研究

采用改进的Hummers法合成氧化石墨烯(GO),以过量不饱和碳链的有机硅偶联剂KH570作为改性剂进行表面修饰,制备不饱和有机硅改性氧化石墨烯(KGO)。以KGO、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸(AA)为原料通过相反转乳液聚合制得高羟基石墨烯/聚丙烯酸酯复合乳液(KGO/PA)。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、热失重测试(TGA)和应力应变测试对复合物结构和性能进行了表征。测试结果表明,KH570成功接枝到GO表面,所制备的KGO/PA复合材料中氧化石墨烯纳米材料分散均匀,当TGO含量为1.5%时,复合材料具有最佳的热稳定性和力学性能。

羧基化氧化石墨烯在聚丙烯酸酯皮革涂饰剂改性中的应用

利用溴乙酸对氧化石墨烯(GO)进行羧基化改性,制备了羧基化氧化石墨烯(GO-COOH),通过傅里叶变换红外光谱、原子力显微镜、热重分析对其进行了表征。然后采用不同用量的GO-COOH通过物理共混分别制备了不同用量的GO-COOH改性的聚丙烯酸酯皮革涂饰剂,并应用于皮革涂饰。考察了皮革涂饰浆料配制过程中加料顺序对滤渣产生的影响;研究了GO-COOH用量对聚丙烯酸酯涂层的耐干湿擦性能、表面光泽度、耐折牢度及粘着牢度的影响。结果表明:当GO-COOH在加入染料水并过滤除去滤渣之后再加入到涂饰浆料中,可以避免GO-COOH沉淀;在研究的GO-COOH用量范围内,GO-COOH的加入可以提高涂层的耐干湿擦性能、耐折牢度及粘着牢度,但是不会对涂层的光泽度产生显著的影响。而且,随着GO-COOH用量的增加,涂层的耐干湿擦性能、耐折牢度及粘着牢度越好。

超临界CO2中疏水改性聚丙烯酸的合成及其溶液性质

在水溶性单体丙烯酸(AA)与疏水性单体丙烯酸十八酯(ODA)中,加入N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBAM),在超临界CO_2介质中合成了疏水改性聚丙烯酸(HMPAA)。采用扫描电子显微镜、乌氏黏度计和旋转黏度计对HMPAA的性质进行了表征,考察了温度、HMPAA溶液质量浓度、MBAM含量、HMPAA溶液pH对HMPAA溶液表观剪切黏度的影响。实验结果表明,HMPAA为白色粉末,由粒径约2μm的颗粒组成;HMPAA溶液表观剪切黏度随HMPAA溶液pH的增大先增大后降低;HMAA溶液表观剪切黏度随HMPAA溶液质量浓度的增加而增大;当MBAM的质量分数小于0.51%时,HMPAA溶液表观剪切黏度随MBAM含量的增加而增大。当HMPAA溶液质量浓度为0.8 g/dL、温度30℃、m(AA):m(ODA)=9:1、w(MBAM)=0.51%时,HMPAA溶液的表观剪切黏度达到75.0Pa·s。

石墨烯/星形聚丙烯酸酯纳米复合涂料的制备及性能

采用电子转移活化再生催化剂原子转移自由基聚合(ARGET-ATRP)方法,设计和制备了适合涂料用的线型、三臂和六臂星形聚丙烯酸酯。凝胶渗透色谱和差示扫描量热分析结果表明合成的聚丙烯酸酯相对分子质量与理论值相近,分布较窄,玻璃化转变温度适中。以这些树脂为基体,制得石墨烯/星形聚丙烯酸酯纳米复合涂料。相对于石墨烯/线型聚丙烯酸酯纳米复合涂料漆膜,石墨烯/星形聚丙烯酸酯纳米复合涂料漆膜具有低至0.8%的导电逾渗阈值。流变测试表明,星形聚丙烯酸酯溶液的黏度明显低于线型聚丙烯酸酯溶液的黏度,石墨烯的加入引起星形聚丙烯酸酯溶液的黏度增加程度远小于线型聚丙烯酸酯溶液黏度的增加程度。透射电镜和激光粒度分析结果证实石墨烯在星形聚丙烯酸酯中的分散性好于线型聚丙烯酸酯。石墨烯可以提高漆膜的模量、玻璃化转变温度及其它的基本物理性能。

石墨烯/含氟聚丙烯酸酯复合材料涂层的制备及其防腐蚀性能

为提高含氟聚丙烯酸酯(PFHI)涂层的防腐蚀性能,通过在PFHI溶液中添加石墨烯纳米片(GN),经滴涂并固化后得到了厚度约为180 nm的GN/PFHI复合材料涂层.考察了GN添加量对复合材料涂层表面性质和防腐蚀性能的影响.利用Tafel极化曲线和电化学交流阻抗(EIS)研究了复合材料涂层在ω(NaCl)=3.5%溶液中的电化学防腐蚀行为,并测试了复合材料涂层在人工汗液中的抗化学腐蚀性能.运用X光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、SEM、光学接触角(OCA)等手段对复合材料涂层进行表征.结果表明:剥离的GN可较好地分散在PFHI涂层中,少量GN的添加可大幅提高PFHI涂层的防腐蚀性能;m(GN)∶m(PFHI)为0.002∶1的复合材料涂层防腐蚀性能最好,电化学腐蚀防护效率达到99.90%.GN均匀地分散在PFHI中,阻隔了涂层中可能出现的腐蚀通道,提高了防腐蚀性能.石墨烯/含氟聚丙烯酸酯复合材料涂层的制备为开发高防腐蚀性能涂层提供了新思路.

水溶性氧化石墨烯改性丙烯酸树脂的合成及性能

利用硅烷偶联剂(KH550)表面修饰氧化石墨烯(GO)得到产物NG,并与经甲乙酮肟半封闭的异佛尔酮二异氰酸酯(记为MI)接枝,得到NGMI。然后使其与甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)反应,制备了NGMI-HPMA。以此作为改性剂与丙烯酸单体进行自由基聚合,合成了水溶性GO改性丙烯酸树脂。通过傅里叶变换红外光谱仪表征了各物质的分子结构。探究了NGMI-HPMA的添加量对改性丙烯酸涂膜机械性能、耐摩擦性能、疏水性能以及隔热性能的影响。结果表明,随NGMI-HPMA用量增多,涂层的耐摩擦性能先提高后降低,疏水性和隔热性能均逐渐增强。当NGMI-HPMA用量为12.36%时,涂膜的综合性能最好:耐橡皮摩擦521次,水接触角67°,平衡温差为3.4℃。

端羟基超支化聚(胺-酯)非共价改性氧化石墨烯

采用改进的Hummer方法制备了氧化石墨烯(GO),并利用端羟基超支化聚(胺-酯)对其非共价功能化。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和热重分析(TG)及紫外可见分光光度等方法对氧化石墨烯表面改性的性能进行了分析。FT-IR,Raman,XRD和TG分析结果表明,超支化聚(胺-酯)分子成功改性了氧化石墨烯;XRD分析表明,随着超支化聚(胺-酯)含量的增加,石墨烯片层层间距增大,这说明超支化分子能够渗透插入到氧化石墨烯片层之间;Raman分析表明,吸附在氧化石墨烯表面的超支化聚(胺-酯)提高了氧化石墨烯表面的无序化程度和石墨烯结构的不完善程度。SEM形貌分析表明超支化聚(胺-酯)大分子覆盖在氧化石墨烯的表面上,且通过对改性前后氧化石墨烯在乙醇和正己烷中透光率的对比,表明改性后的氧化石墨烯分散性能得到了明显提高。

原位自由基聚合法氧化石墨烯接枝聚氨酯的制备及其对EVA的改性研究

采用硅烷偶联剂KH570功能化氧化石墨烯(GO),再通过原位自由基聚合法在GO表面接枝聚氨酯(PU),得到GO接枝PU(GO-g-PU)复合纳米片,以其对乙烯-乙酸乙烯酯无规共聚物(EVA)进行改性。结果表明:GO-g-PU复合纳米片能均匀分散在EVA基体中,GO-g-PU/EVA纳米复合材料的物理性能与热稳定性能均优于EVA和GO/EVA复合材料。

改性氧化石墨烯/聚碳酸亚丙酯复合材料的制备及性能研究

通过溶液共混法制备了改性氧化石墨烯/聚碳酸亚丙酯(MGO/PPC)复合材料,利用FT-IR表征了材料的化学结构,采用热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)分别研究了复合材料的热性能、微观形貌,并分析了MGO对MGO/PPC复合材料的力学性能和水蒸汽阻隔性能的影响。结果表明:改性氧化石墨烯(MGO)质量分数为2.0%时复合材料的热性能与力学性能最佳,阻隔性能提高,水蒸汽透过量由69.08g/(m2.24h)降低为32.69g/(m2.24h)。

石墨烯改性中空涤纶短纤维生产工艺探讨

在大容量直接纺中空涤纶短纤维生产线上,通过在线添加装置添加石墨烯母粒对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)熔体共混改性,生产5.50 dtex石墨烯改性中空涤纶短纤维,探讨了生产工艺对产品性能的影响。结果表明:在干燥温度160℃、干燥时间8 h的条件下,石墨烯母粒含水率达40μg/g;在PET熔体中添加质量分数为1.0%的石墨烯母粒共混改性后,PET熔体的特性黏数控制在0.645 dL/g;纺丝温度285℃、环吹风速3.4 m/s时前纺生产稳定,原丝具有良好的潜在三维卷曲;拉伸温度66℃、拉伸倍数2.80时后纺生产正常,产品的三维立体卷曲感强;5.50 dtex石墨烯改性中空涤纶短纤维的卷曲数为25 mm长度内6.5个,卷曲率为16.7%,轻负荷作用下的蓬松度为154 cm^(3)/g,重负荷作用下的蓬松度为28 cm^(3)/g,抑菌率为99.5%,保温率为94%,远红外发射率为92%,负离子释放量为5500个/cm^(3)。

功能化石墨烯改性无胺型水性聚氨酯的制备

以聚己内酯二元醇(PCL)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主要原料,合成水性聚氨酯-丙烯酸酯乳液(WPUA)预聚体。将偶联改性的纳米SiO2与氧化石墨烯进行接枝后,与聚氨酯-丙烯酸酯乳液预聚体进行原位聚合,用自乳化法制备了经功能化石墨烯改性的无胺型水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液(SiO2-NH2-GO/WPUA),对功能化石墨烯的用量进行讨论,并对其复合乳液、胶膜结构及性能进行测试。与水性聚氨酯-丙烯酸酯(WPUA)相比,SiO2-NH2-GO/WPUA具有更好的耐温性及胶膜性能,当氧化石墨烯接枝SiO2(SiO2-NH2-GO)质量分数为0.75%时,复合乳液胶膜较未改性乳液胶膜相比,热分解温度提高14.51℃;拉伸强度提高到81.28 MPa;该复合乳液配制的胶黏剂在铝箔/PVC薄膜的T-剥离强度达到15.4 N;易氧化物含量指标符合药品包装容器标准,表明该水性聚氨酯胶黏剂适用于医药包装。

石墨烯及聚苯酯改性共填充FEP性能研究

通过共混填充、挤出改性的方式,在聚全氟乙丙烯(FEP)基体中添加聚苯酯及不同含量的石墨烯,分别对石墨烯/聚苯酯/FEP复合材料的力学性能、摩擦性能和结晶温度进行研究,并运用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)对其进行表征。结果表明:单独以聚苯酯填充时,聚苯酯/FEP复合材料的断裂伸长率、拉伸强度及弯曲强度均有不同程度降低,但在偶联剂KH550改性石墨烯的协同作用下,石墨烯/聚苯酯/FEP复合材料力学性能分别得到改善;石墨烯/聚苯酯/FEP复合材料经填充后耐磨性能明显增强,结晶温度上升;通过对摩擦表面的微观形貌观察,探讨了填料与聚合物减摩作用的理论机理。

异氰酸酯交联聚乙烯醇改性石墨烯缓蚀剂的合成与表征

采用聚乙烯醇(PVA)改性氧化石墨烯,以其为基体负载氢氧化铈,并以六甲基二异氰酸酯(HDI)为交联剂,合成出负载氢氧化铈的聚乙烯醇改性石墨烯(rGPHC)。测试结果表明,柠檬酸与PVA、rGO和氢氧化铈之间发生酯化反应,氢氧化铈均匀分布在PVA改性的石墨烯上,粒径尺寸低于10 nm,且HDI的成功接枝到rGPHC中。

端羟基超支化聚(胺-酯)接枝氧化石墨烯及在环氧树脂中的应用

采用改进的Hummer方法制备了氧化石墨烯(GO),再用核准一步酯化缩聚法接枝改性氧化石墨烯制备了端羟基超支化聚(胺-酯)接枝氧化石墨烯(HP-GO),将其与环氧树脂(EP)复配制得了HP-GO/EP复合材料。HP-GO的结构和特性用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电镜和热重分析进行了表征。结果表明,在GO上成功接枝上了端羟基超支化聚(胺-酯)。对复配的复合材料进行力学性能、拉伸断面形貌和热稳定性表征,并考察了GO和HP-GO在环氧树脂基体中的分散状态。结果表明,HP-GO有利于提高复合材料的综合性能,在HP-GO的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均达到最大值,分别为67.24MPa,86.09 MPa和12.64kJ/m^(2),与空白EP相比,分别增加了66.7%,37.39%和23.20%。拉伸断面形貌分析表明,纯EP是脆性断裂,而HP-GO/EP是典型的韧性断裂;热重分析发现,HP-GO较纯GO能更好地提高环氧树脂的热稳定性。HP-GO在环氧树脂基体中的分散状态更加均匀。

石墨烯改性PET纤维的制备及其抗静电性能研究

采用共混改性的方法,先以石墨烯粉体与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)共混挤出制备石墨烯母粒,再以石墨烯母粒和PET切片共混纺丝制备石墨烯改性PET纤维,研究了石墨烯粉体在石墨烯母粒中的过滤性,以及石墨烯添加量对改性PET纤维的机械性能、取向度以及抗静电性能的影响。结果表明:石墨烯粉体在母粒中质量分数为5.0%时具有较好的过滤性能;石墨烯的引入会降低PET纤维的强度,但随着石墨烯粉体添加量的增加,可以增强改性PET纤维的力学性能,同时可以提高纤维的整体取向性和抗静电性能,且拉伸倍数的增加也可以有效地提升改性PET纤维的抗静电性能;在石墨烯粉体质量分数为1.0%、纤维经3.8倍拉伸时,石墨烯改性PET纤维的断裂强度为2.8 cN/dtex,断裂伸长率为46.2%,取向因子为0.92,体积比电阻为3.29×10~7Ω·cm。

氧化石墨烯羧基化改性研究

利用氢溴乙酸对羧基氧化石墨烯(GO-COOH)羧酸进行羧基中的化合物改性,制备了羧基中的化合物氧化石墨烯(GO-COOH-COOH),通过傅里叶光谱变换和近红外光谱、原子力光谱显微镜、热重力学分析对其结构进行了表征。然后我们采用不同物理用量的产物GO-COOH-COOH通过各种物理共轭预混分别反应制备了改性甲基聚丙烯酸酯用于皮革作为涂饰黏合剂,并广泛应用于各种皮革上的涂饰。

一步水热法制备还原氧化石墨烯改性涤纶无纺布及性能研究

采用无还原剂的一步水热法得到还原氧化石墨烯(rGO)改性涤纶无纺布,研究了改性涤纶无纺布的导电性、耐水洗性、疏水性、导热性和耐磨性,并与传统浸渍法处理后用水合肼还原氧化石墨烯改性的涤纶无纺布进行比较。结果表明:一步水热法在水热反应温度为180℃、反应5 h时的条件下,制备的改性涤纶无纺布具有优异的导电性能,其电阻率为52.6Ω·m;一步水热法制得的rGO改性涤纶无纺布具有良好的耐水洗性能,经过10次水洗涤处理后,其电阻率从52.6Ω·m增加到193.4Ω·m,而传统浸渍法制得的rGO改性涤纶无纺布的电阻率从213.1Ω·m增加到8.1×105Ω·m;一步水热法制得的rGO改性涤纶无纺布具有优异的疏水性、导热性和耐磨性,其水接触角由改性前的47.42°增加到160.85°;经过1000次磨损实验之后,其电阻率由磨损前的52.6Ω·m增加到1226.8Ω·m。

核壳型P(BA-EHA)/PVC的合成与共混改性聚氯乙烯

采用传统的乳液聚合方法首先合成了交联型聚丙烯酸酯乳液,以其作为种子,进行氯乙烯乳液接枝聚合反应,得到了聚丙烯酸酯/聚氯乙烯复合粒子改性剂,用于聚氯乙烯的共混改性。通过粒径分析仪、动态力学分析、透射电镜等手段对复合粒子及其共混PVC材料进行了测试与表征。结果表明,复合粒子具有明显的核壳结构,粒径大小均一;动态力学分析显示,随着交联剂ALM A用量的增加,橡胶相核层与PVC壳层之间相容性明显改善;当种子乳化剂浓度为2 g/L、交联剂ALM A用量为2%时改性PVC材料综合性能最好。

石墨烯/有机复合乳液对混凝土渗透性的影响

为研究石墨烯/有机复合乳液对混凝土渗透性能的影响,借助试验测试了不同涂层种类、涂覆遍数和不同水胶比在不同龄期下对混凝土渗透性能的影响。研究结果表明:涂覆表面涂层的试件在各龄期的电通量值均低于对比试件,对比试件在龄期28 d和56 d时,其渗透等级为"低";而混凝土试件涂覆石墨烯/氯丁胶乳乳液涂层和RGOB涂层后,其渗透等级降为"很低";涂层对水胶比小的混凝土试件有更好的防护效果,抗氯离子侵蚀能力更强;试件养护28 d、56 d和90 d,涂覆2层石墨烯/氯丁胶乳乳液与未涂覆试件相比其电通量分别减少了28.97%、34.57%和43.07%,涂覆2层石墨烯/聚丙烯酸酯乳液与未涂覆试件相比其电通量分别减少了22.18%、19.02%和25.80%,从经济性和渗透效果来看,石墨烯/氯丁胶乳乳液涂覆1遍即可,而石墨烯/聚丙烯酸酯乳液须涂覆2遍。