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论文开题:石墨烯的功能化及其聚苯乙烯复合体系原位制备研究

发表时间:2013/8/17 20:21:37

开题报告
论文开题:石墨烯的功能化及其聚苯乙烯复合体系原位制备研究

1,题目:
石墨烯的功能化及其聚苯乙烯复合体系原位制备研究

2,项目目的及意义:
随着高分子材料应用范围不断拓宽,导电高分子在能源、光电子器件、信息传感器、分子导线和分子器件,以及电磁屏蔽、金属防腐等愈来愈得到了广泛应用。
合成导电高分子材料的一种重要方法,就是在普通材料中掺杂高电导率的材料。导电填料的品种很多。(1)炭黑填充型,炭黑是天然的半导体材料,不仅原料易得,导电性持久稳定,而且可以大幅度调整复合材料的电阻率。(2)金属填充型,金属是优良的导体,采用金属作为填料,尤其是将金属纤维填充到基体高分子中,经适当混炼分散和成型加工后,可制得导电性能优良的复合材料,这种材料比传统金属材料质量轻。(3)碳纤维填充型:碳纤维既具有碳素材料的固有特性,又具有金属材料的导电性和导热性,加入到树脂中的短切碳纤维,相互搭接形成导电回路。(4)纳米型导电高分子,导电高分子纳米复合材料集高分子自身的特性与纳米颗粒的功能性于一体,具有极强的应用背景。
石墨烯
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2.2氧化石墨烯作为导电填料的研究现状:
石墨烯是一种由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的炭质材料(见图2)。它具有已知材料中最强的硬度,以及超高的导电、导热性能。
氧化石墨烯结构如图3,还原后的氧化石墨烯(RGO)据报道其导电率已经可以达到35,100 S/m因而,RGO具备了作为导电材料填剂的巨大潜力。
目前氧化石墨烯与聚合物复合的方法主要有:溶液法,熔融混合法,原位聚合法等。本课题采用原位聚合法,用一种新型的表面活性剂作为萃取剂,将氧化石墨烯萃取到聚合单体中,使得到的聚合物含有较少的填充物但电阻大大下降。 图3



2.3可聚合表面活性剂的研究现状
乳液聚合中,表面活性剂的用量虽然很少,但它却发挥了非常关键的作用。它们对于乳胶粒子的成核,单体液滴和/或预聚体的乳化,以及聚合过程中聚合物粒子的稳定性和贮存期间产品的稳定性都是非常重要的。但是,它们也有不利的方面,即表面活性剂不是以牢固的共价键键合而只是吸附到聚合物材料上,在某些场合下,如冻融循环,施以高剪切力等,表面活性剂容易从胶乳粒子表面解吸下来,使胶乳变得不稳定,并且表面活性剂容易在膜中发生迁移,形成聚集体。为此人们探索了可聚合表面活性剂。
它是通过将双键引入到表面活性剂分子结构中,使其在乳液聚合过程中通过_基聚合,将表面活性剂分子永久地键接到胶粒上。这类表面活性剂不仅具有常规表面活性剂的所有性质,如形成胶束和降低界面张力,且有着常规表面活性剂不可替代的优势。首先,表面活性剂的解吸将更加困难,稳定性更好;第二,当胶乳成膜时,可聚合表面活性剂的使用可减少甚至抑制表面活性剂向膜表面或膜内亲水性领域的迁移;第三,部分包埋的表面活性剂可作为聚结剂改进所形成的膜的性能。
本课题选用的表面活性剂为甲基丙烯酰氧乙基十六烷基二甲基溴化铵。

3,研究内容:
3.1实验内容:
1)氧化石墨烯的制备:运用Hummers法制备氧化石墨(Graphite O*ide,GO)(详细制备方法课题组内已成熟)。
2)氧化石墨与表面活性剂相互作用:
配置氧化石墨水溶液并配置0.01g/ml表面活性剂。将表面活性剂加入氧化石墨水溶液中,搅拌均匀,澄清溶液中,立刻出现可见粒子团聚。将混合液倒入分液漏斗中,加入苯乙烯。
质量百分数 0.5% 1% 2% 3% 4% 5%
表面活性剂用量(ml) 10 20 40 60 90 90
氧化石墨烯用量(g) 0.18 0.36 0.72 ……(未完,全文共6083字,当前仅显示2136字,请阅读下面提示信息。收藏《论文开题:石墨烯的功能化及其聚苯乙烯复合体系原位制备研究》