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热塑性聚氨酯/石墨烯纳米复合材料的制备及性能研究*

2021-09-13李晓燕丁富传

功能材料 2021年8期
关键词:改性复合材料

李晓燕,丁富传

(福建师范大学 化学与材料学院,福州 350007)

0 引言

目前在储能、 栅极介质和电磁干扰屏蔽等电子应用领域的研究和开发方面,柔性、 轻质和导电聚合物纳米复合材料受到了广泛的关注[1-2]。一般情况下,大多数聚合物基体的介电性能较差,可以通过添加碳基纳米粒子如炭黑、 碳纳米管(CNTs)和石墨烯片得到改善[3-8]。在微波和无线电波范围内,导电碳基材料受到频率的强烈影响,从而提高了聚合物的介电常数,并且可以通过用聚合物基体的绝缘涂层包裹导电填料来降低介电损耗。高的介电损耗可用于电磁干扰(EMI)屏蔽和静电电荷耗散。

石墨烯是具有六角形排列的sp2 杂化碳原子的单片结构组成的二维框架,具有高比表面积(2 000m2/g以上)、高机械强度(130GPa以上)和热电(零带隙结构)性能,使石墨烯成为聚合物基体的合适填料[9-11]。当前,基于氧化石墨烯(GO)的热剥离已实现规模化生产。石墨烯片的电子性质(如极化)和官能团,可以功能化改性来调节,因此功能化热剥离石墨烯片成为开发介电和EMI屏蔽应用所需的聚合物复合材料的良好掺入材料[12]。

聚合物纳米复合材料的应用领域取决于聚合物基体。热塑性聚氨酯(TPU)具有优异的耐磨性、耐候性、柔韧性和透明性等,在泡沫、涂料和粘合剂领域的应用具有广泛的潜力[13-16]。然而,TPU的拉伸强度低、电学性能差,限制了其进一步广泛应用。石墨烯片的制备过程简单,导电性好,这成为了其在机电、储能装置、EMI屏蔽和高性能介电材料等领域的广泛应用,提供了可能性。……

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