PP加氧化石墨烯改性，增加PP應用領域
目前, 聚丙烯 (PP) 是生產及用量很大的熱塑性塑料, 其具有電絕緣性、耐化學腐蝕性及耐疲勞性好等優點, 缺點是低溫脆性大 (脆性溫度-35℃) , 耐老化性、耐熱性及阻燃性較差, 并且PP塑料制品易產生靜電積累及靜電危害。聚丙烯廣泛地應用于汽車配件、電子儀器、包裝材料、管材管件和日常用品等, 耐熱、阻燃、耐老化性能方面的缺陷限制了聚丙烯的應用。
加氧化石墨烯改性PP
氧化石墨烯(GO) 的結構與石墨烯類似, 具有蜂窩狀的結構形貌, 具有很好的強度和柔韌性, 具有一定的導電、導熱性能, 與高分子材料形成復合材料, 具有增強增韌、提高耐熱性能及消除靜電的作用。因此, GO改性PP樹脂具有以下優勢：
(1) 氧化石墨烯的制備工藝簡單, 成本較低；
(2) 氧化石墨烯片層的尺寸及所帶的羧基、羰基和羥基等化學基團的數量可以通過調整制備過程及條件進行控制;
(3) 氧化石墨烯與PP性能互補性強, 通過在PP中摻入少量的GO可以顯著提高PP的力學、耐熱、阻燃等性能。
加氧化石墨烯改性PP的力學性能
二維碳同素異形體主要指的氧化石墨烯改性PP材料的拉伸強度、彎曲強度和沖擊強度比起對照樣品有明顯提高, 其增加幅度與GO摻量有關系, 當GO摻量在0.4%時, 氧化石墨烯改性PP材料的拉伸強度、彎曲強度和沖擊強度增加效果最好。
GO改性PP的熱學性能
氧化石墨烯改性PP材料的熱導率和阻燃性能檢測結果表明, 氧化石墨烯改性PP材料的熱導率λ隨著GO摻量增加而增加。這是因為GO納米片層具有良好的導熱性能, 在GO摻量為0.4%時熱導率增加幅度較大, 比對照樣品增加了205.3%。這是由于GO納米片層在PP樹脂中均勻分散形成了連續的體系, 傳熱效果較好。
同樣, 氧化石墨烯改性PP材料的阻燃性能隨著GO的摻入有顯著的增加, PP的LOI為18.0, 當GO摻量為0.4%時, 氧化石墨烯改性PP材料的LOI為27.6, 屬于難燃物質。因此, GO的摻入, 可使氧化石墨烯改性PP材料的熱導率和阻燃性能有明顯的提高, 當GO摻量為0.4%時, 氧化石墨烯改性PP材料具有很好的熱傳導和阻燃性能。
當氧化石墨烯摻量為0.1%、0.3%、0.4%和0.8%時, 氧化石墨烯改性PP材料的玻璃化溫度分別為-22.5、-9.3、1.1和6.3℃, 對應氧化石墨烯改性PP材料的熔點分別為163.3、168.5、174.2和179.4℃。與PP樹脂對比可知, GO納米片層的摻入顯著提高了PP樹脂的耐熱性能及對環境溫度的適應性。
通過熔融共混制備的氧化石墨烯改性PP復合材料, 氧化石墨烯改性PP材料具有密實均勻的微觀結構形貌, 其力學性能、熱導率和耐熱性能均比PP樹脂明顯提高。
當GO摻量為0.4%時, 氧化石墨烯改性PP材料的拉伸強度、彎曲強度和沖擊強度分別比對照樣品提高了29.6%、33.6%和62.7%, 熱導率比對照樣品提高了205.3%, 極限氧指數LOI從18.0提高到27.6, 氧化石墨烯改性PP材料具有好的導熱和阻燃性能, 擴大了PP樹脂的應用領域。
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