石墨烯气凝胶及石墨烯天然橡胶复合材料的研究材料加工工程专业论文.docxVIP

石墨烯气凝胶及石墨烯／天然橡胶复合材料的研究学位论文完成日期： 石墨烯气凝胶及石墨烯／天然橡胶复合材料的研究 学位论文完成日期： 2015一04．20 指导教师签字： 极小哦 答辩委员会成员签字：—— ～滞 稚蔓触 万方数据 青岛科技大学研究生学位论文石墨烯气凝胶及石墨烯／天然橡胶复合材料的研究 青岛科技大学研究生学位论文 石墨烯气凝胶及石墨烯／天然橡胶复合材料的研究 摘要 通过阅读文献，对石墨烯气凝胶及石墨烯厌然橡胶复合材料领域的研究现状进 行充分了解后，我们发现，其制备方法和工艺方面存在着许多的不足。因此，本文 主要对石墨烯气凝胶及石墨烯／天然橡胶复合材料的制备方法进行了创新，制备了新 的石墨烯气凝胶及石墨烯／天然橡胶复合材料，并借助各种表征方法，从材料的制备、 结构和性能三方面进行了系统的分析和讨论。主要研究内容有以下三个方面： 1)第一，介绍了一种制备石墨烯气凝胶的新方法，即首次使用常压干燥法替代 冷冻干燥或超临界干燥成功制备了具有超弹性的石墨烯气凝胶。具体地，通过控制 氧化石墨烯的还原程度，使用冷冻．融化的方法对石墨烯水凝胶内部结构进行重新组 装，得到了可以抵抗常压干燥所产生的毛细管作用力的结构。SEM结果显示气凝胶 的内部结构类似蜂窝结构，具有目前最大的孔径尺寸，这两点是常压干燥成功的主 要原因。材料性能方面，我们制备的石墨烯气凝胶具有超轻和超弹特性，密度为2．5～ 8．3 mg cm3，压缩应变为目前最大的93％，具有良好的能量耗散能力和明显的各向 异性，并且具有非常好的压缩回复寿命，可以达1000次以上；另外，在循环压缩 回复过程中，其电阻的变化是循环响应的，并且具有循环吸收油性溶剂的能力。所 以，该石墨烯气凝胶具有非常好的应用前景。制备方法方面，与冷冻干燥和超临界 干燥技术相比，常压干燥技术更经济、更环保，并且更适合工业化生产。因此，该 制备方法有望实现高弹性石墨烯气凝胶的工业化生产。 2)第二，介绍了一种制备高含量石墨烯／天然橡胶的方法，即使用真空抽滤法 成功制备了高含量石墨烯／天然橡胶复合材料。具体地，将预硫化天然胶乳和石墨烯 水溶液均匀共混，然后真空抽滤使其在滤纸上成膜，最后将复合材料干燥、硫化即 可。首先，该方法实现了将高含量(10 phr)的石墨烯均匀地填充到橡胶基体中， 以目前的制备方法是不能实现。其次，研究了高含量的石墨烯对天然橡胶复合材料 的结构和性能的影响过程，获得了高导电、高强度的石墨烯／天然橡胶复合材料。具 体地，石墨烯30 phr时复合材料的电导率比10 phr时高出两个数量级，为104 S m-1； 另外，本文完善了石墨烯含量由低到高对橡胶复合材料机械性能的影响规律，发现 石墨烯30 phr时，复合材料拉伸强度达到48Mpa，杨氏模量为1．2 GPa，远远高于 橡胶的强度。 万方数据 石墨烯气凝胶及石墨烯／天然橡胶复合材料的研究3、第三，介绍了一种使用胶乳工艺制备石墨烯／天然橡胶复合材料的方法，即 石墨烯气凝胶及石墨烯／天然橡胶复合材料的研究 3、第三，介绍了一种使用胶乳工艺制备石墨烯／天然橡胶复合材料的方法，即 使用浸渍．后还原的方法成功制备了石墨烯／天然橡胶复合材料。具体地，将高浓度 氧化石墨烯与预硫化天然胶乳均匀共混，然后浸渍法干燥成膜，最后进行氧化石墨 烯的后还原和复合材料的硫化。由DSC、TG数据和复合膜导电性能得知，即使石 墨烯低含量时(2phr)，氧化石墨烯后还原的方法仍然可行。在橡胶工业中，有一类 制品是传统的干胶工艺无法替代的，即胶乳制品。以目前的复合方法不能实现石墨 烯对胶乳制品的改性。所以，本文第一次使用胶乳工艺中最常用的浸渍法成功制备 了石墨烯／天然橡胶复合材料，使石墨烯改性胶乳制品变为现实。 关键词石墨烯气凝胶常压干燥高弹性天然橡胶高含量浸渍法 II 万方数据 青岛科技大学研究生学位论文STUDY 青岛科技大学研究生学位论文 STUDY ON GR APHENE AEROGELS AND GRAPHENE／NATURE RUBBER COMPOSITE S ABSTRACT By reading many papers and sufficient understanding of the fields of studies graphene aerogels and graphene／NR composites，we found there are many shortcomings in the matter of preparation methods and techn0109y．Therefore，this paper mainly innovated in the preparation methods ofgraphene aerogels