氧化石墨烯(二硫化钼)/水性聚氨酯复合薄膜的研究

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水性聚氨酯(WPU)是发展最快、最有前途的聚合物之一,具有许多独特的属性,被广泛应用。但其本身仍有很多不足之处,所以用纳米材料改性水性聚氨酯是目前研究的热点之一。本论文分别使用两种纳米颗粒与水性聚氨酯混合制备了复合薄膜。主要研究工作如下:(1)通过Hummers法对天然鳞片石墨(NG)进行氧化得到氧化石墨,然后超声剥离获得氧化石墨烯(GO)。通过扫描电子显微镜(SEM),X-射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FT-IR)对NG和GO进行形貌和结构表征,结果表明制备的GO含有多种含氧官能团(如-O-H、-C=O、-COOH等)。之后用溶液共混和流延成膜法制备了GO/WPU复合薄膜,研究了GO的含量对GO/WPU复合薄膜的微观形貌结构、力学、导热、导电和摩擦性能的影响。结果表明,随着GO含量的增加,当w(GO)=4%时,复合薄膜的拉伸强度最大达到20.6 MPa,导热系数最高为0.208 W/(m·K)。(2)以仲钼酸铵为钼源、硫脲为硫源和还原剂采用水热法制备出二硫化钼(MoS2)纳米材料,通过SEM和透射电子显微镜(TEM)进行表征;然后用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)将MoS2改性后,通过FT-IR和XRD进行表征。研究发现,CTAB在MoS2纳米薄片的形成过程中起着极其重要的作用,MoS2层之间的堆叠受到了强烈的抑制。用CTAB改性后的二硫化钼,与WPU混合,通过溶液共混和流延成膜法制备了MoS2/WPU复合薄膜,研究了MoS2的含量对MoS2/WPU复合薄膜的微观形貌结构、力学、导热和摩擦性能的影响。结果表明,当w(MoS2)=0.5%时,复合薄膜的拉伸强度最大达到23 MPa,当w(MoS2)=2%的导热系数最高为0.18 W/(m·K)。
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