納米石墨片在液相介質中的分散及機理研究.pdf

1、納米石墨片不僅具有優(yōu)良的導電、導熱性能，獨特的二維納米結構，而且價廉、易生產(chǎn)，因此成為替代碳納米管的理想的導電導熱填料。但是由于納米石墨片層間范德華引力很強(2 ev·nm-2)，在實際的應用過程中導致其在基體中，尤其是液相介質中不易分散，因而成為影響其應用的主要因素。本文以膨脹石墨為原料，在超聲和球磨分散工藝中引入了高分子量的分散劑和/或樹脂制備了液相(包括油相和水相)穩(wěn)定分散的納米石墨片，分別考察了分散工藝、分散劑和/或樹脂以及表面

2、改性等對納米石墨片分散液穩(wěn)定性的影響，在此基礎上初步探討了納米石墨片在液相體系中的分散機理，為納米石墨片的實際應用提供有意義的理論指導。 首先我們以乙二醇丁醚醋酸酯為分散介質，加入高分子分散劑Disperbyk-163，以及高分子量的氯醋樹脂VYHH，通過超聲分散工藝制備了納米石墨片在油性介質中的穩(wěn)定分散液。所得納米石墨片穩(wěn)定分散液的最高濃度可達0.67 mg·mL-1，放置半年后仍然能夠穩(wěn)定存在，沒有沉淀產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)高分子分

3、散劑和樹脂均對納米石墨片的穩(wěn)定分散有重要的影響。高分子分散劑Disperbyk-163通過胺基與納米石墨片表面的含氧官能團形成強的氫鍵錨接，而分散劑溶劑化鏈伸展到溶劑中，形成緊密的吸附層，提高納米石墨的潤濕性，促進超聲作用下納米石墨片的破碎；而樹脂則通過與高分子分散劑溶劑化端的范德華作用，松散的吸附在納米石墨片表面，形成厚的溶脹的聚合物層，提供足夠的空間位阻，阻止破碎后的納米石墨片絮凝。 其次我們以聚合物電解質型分散劑J—68為

4、分散劑，通過球磨工藝制備了納米石墨片的水性穩(wěn)定分散液。所得納米石墨片水性穩(wěn)定分散液的最高濃度可達2.5 mg·mL-1。研究發(fā)現(xiàn)在水性介質中納米石墨片在空間位阻斥力和電斥力共同作用下達到穩(wěn)定分散。一方面可以通過調(diào)節(jié)體系的pH值來增大納米石墨片的表面ζ電位，進而提高電斥力使納米石墨片穩(wěn)定分散；另一方面可 以通過對納米石墨片進行表面改性，引入酸性官能團，不僅增加納米石墨片在水中的浸潤性，而且酸性官能團解離后能提供更多的表面電荷，從而