学位论文开题报告：球磨原位法合成热塑性聚氨酯/石墨烯微片复合导电材料

大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院：材料学院　　　　　　　　　　专业班级：　08级高分子材料与工程一班

课题名称 球磨原位法合成热塑性聚氨酯/石墨烯微片复合导电材料

1、本课题的的研究目的和意义：
导电聚合物复合材料常用的方法是在基体聚合物中填充各种导电填料,导电填料的种类很多,常用的可分为碳系和金属系两大类。碳系包括炭黑、石墨和炭纤维等;金属系主要有铝、铜、镍、铁等金属粉末、金属片和金属纤维。由于炭系材料的成本较低,所以现在研究和应用的较多。与其它的填料相比纳米石墨薄片由于具有较大的径厚比(100～300) ,用很少的量就可以达到好的填充效果,且对高分子材料的基体的加工性能影响也比较小。
因此寻找一种新型导电填料，也就是纳米石墨，使复合后的聚氨酯导
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料具有优异的性能因而成为国内外研究的重点，但纳粒子具有较大的比表面积而团聚导致其在聚合物中难以均匀分散，从而限制了其发展。本实验研究原位聚合法制备无机纳米复合材料性质。

3、 本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：
分别利用石墨烯微片和炭黑以球磨法原位合成分别制备了热塑性聚氨酯复合导电材料，通过SEM分析、热学性能、力学性能和电性能的测试，分析了石墨烯微片和炭黑在聚氨酯基体中的表面形貌，并分别对石墨烯微片和炭黑制备的聚氨酯进行力学性能和导电性能的比较，以制备出力学性能和导电性能优良的聚氨酯复合材料。
4、 拟解决的关键问题：
前期工作基础和存在的困难：前期已制备了聚氨酯/石墨复合导电材料，有一定的工作基础，困难是原位法制备热塑性聚氨酯/石墨烯微片复合导电材料还需摸索。


5、研究思路、方法和步骤：
原位聚合法是先将无机纳米粒子分散在聚合物单体中，然后在一定条件下将单体聚合形成复合粒子的方法。聚合物单体分子小、粘度低、容易使表面改性后的无机纳米粒子均匀分散在复合材料中，且粒子的纳米特性完好无损。原位聚合法只经过一次聚合成型，可避免热加工过程中产生的聚合物降解，从而能保持基体性能的稳定。本实验采用原位本体聚合，原位本体聚合是将无机纳米粒子与单体均匀混合后在一定温度条件下由引发剂作用引发(或不加)的直接聚合。
球磨法是将物料进行球磨使得粒子分散更均匀，从而影响制品的性能。
秤取适当比例聚四氰呋喃、1，4丁二醇，并以适宜温度将其溶解；再加入一定百分比的石墨烯微片，并混合均匀；加入以上物料等量的乙醇溶液，混合均匀；将以上物料球磨六小时；将球磨后的物料，抽真空除去乙醇溶液；所得物料中加入适量甲苯二异氰酸酯（TDI)，并加入适量催化剂，用电动搅拌器搅拌均匀，然后倒入模具；将模具放置与170摄氏度恒温箱中，至反应结束。

6、本课题的进度安排：
第一阶段：尝试以2.5%、3%的石墨烯含量制备样品，从中摸索实验中的各影响因素，从而掌握实验的各个细节，并总结出合适的实验方案；
第二阶段：以第一阶段所总结的实验方案制备一系列具有不同含量的石墨烯和不同含量的炭黑的样品，找出样品随石墨烯含量变化的性质变化规律，及石墨烯和炭黑两种样品的性能差异，特别是导电性能；
第三阶段：在第二阶段中找出导电性能有明显变化的样品，并以此样品的石墨烯含量为基准，制备一系列相同石墨烯含量球磨时间不同的样品，研究其性能的变化规律；
第四阶段：将所制备的样品进行各种测试，如SEM分析、力学性能和电性能的测试研究样品的各种性能，研究该制法的优点和不足及可能的改进的方案。
第五阶段：根据实验内容写出实验论文。

7、参考文献：

1、许鹏学,潘肇琦,杲云.聚氨酯/石墨导电复合材 ……（未完，全文共3004字，当前仅显示1518字，请阅读下面提示信息。收藏《学位论文开题报告：球磨原位法合成热塑性聚氨酯/石墨烯微片复合导电材料》）