纳米石墨薄片的制备与表征理工课程.pptVIP

纳米石墨薄片的制备与应用 韩小平：0916120317 王深兴：0916120340 郭春雨：0916120205 指导老师：张士华 纳米石墨薄片的制备与应用 一 实验绪论 二 实验原理 三 实验过程 四 实验成果 五 样品表征 一 实验绪论 1.石墨 （1）石墨 特点：导电性好、摩擦损耗小、污染小 应用：作为导电高分子材料的导电填料 实验绪论 （2）鳞片石墨 特点：可浮性、润滑性、可塑性均比其它类型石墨好，工业价值最大 应用：优质耐火材料的原料 一 实验绪论 （3）可膨胀石墨（GIC） 鳞片石墨经氧化剂处理得到的石墨层间化合物 鳞片石墨经过化学或电化学反应的插层、水洗和干燥后，碳的片层会在高温下剥离，体积增大，即为可膨胀石墨 。同时会有原子，分子和离子进入石墨原子层间 氧化处理：石墨表面层中的碳原子被氧化，这些基团与基体树脂中的活性基团发生反应，使之与基体树脂有较好的相容性 一 实验绪论 （4）膨胀石墨 可膨胀石墨经过高温膨胀制得 ，高温快速加热时，插入层间的物质气化，形成高压，产生的膨胀力克服层间结合的分子力，使石墨沿C轴方向膨胀数十倍到数百倍 特征：蠕虫状 微观：与天然鳞片石墨同晶系，片层结构 宏观：柔软、疏松多孔 一 实验绪论 特性： 1耐高温、耐腐蚀、导电导热等 2表面及其内部形成许多微小的孔，使得比表面积大为增加，优良的吸附性 3蠕虫状石墨片层之间相互啮合，形成膨胀石墨板材，良好的压缩性、回弹性和低的应力松弛率 一 实验绪论 可膨胀石墨 一 实验绪论 膨胀石墨（左） 天然鳞片石墨（右） 一 实验绪论 膨胀石墨制备：基本原理：插层膨化 方法：化学氧化法 电化学法 微波法 爆炸法 气相扩散法 一 实验绪论 2 尼龙 MC尼龙（单体浇铸尼龙 ）：是强碱和己内酰胺在较高温度反应生成的己内酰胺盐，同时加入N-乙酰己内酰胺或异氰酸酯类化合物等活化剂 特点：摩擦系数低，减震耐磨，比重小 应用：可代替某些金属，合金，做零部件可提高机械效率，延长使用寿命（一般4至5倍） 一 实验绪论 3 尼龙导电复合材料 填充型导电塑料，尼龙本身是绝缘体 ，通过加入导电性填充物提高电导率。导电填料多选导电炭黑和碳纤维。 二 实验原理 1 膨胀石墨制备： 基本原理：插层膨化 方法：化学氧化法 二 实验原理 固：KClO4,KMnO4,(NH4)2S2O7 氧化剂 液：HNO3 H2SO4 HClO4 H2O2 表面修饰： 原理：纳米石墨薄片是弱极性粉体, 表面活性较高,易产生分散性差, 稳定相差, 纳米石墨的聚焦, 团聚, 引起整个体系的性能下降, 因此必须对纳米石墨进行表面修饰 试剂：硅烷偶联剂 一部分基团与石墨表面的官能团反应形成强有力的化学键。另一部分基团与有机溶剂分子或有机高分子发生化学反应或物理缠绕, 使纳米石墨在非极性液体中或有机基体稳定均匀的分散 二 实验原理 2 MC尼龙与己内酰胺反应：阴离子催化聚合 （1） MC尼龙与己内酰胺熔融液混合，由于强碱的催化作用，己内酰胺生成活泼的己内酰胺阴离子。 二 实验原理 (2)己内酰胺阴离子对己内酰胺的开环聚环有很强的催化作用