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國內(nèi)水泥混凝土外加劑技術(shù)資料
石墨烯酚醛樹脂導(dǎo)電復(fù)合材料
來源:
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作者:pro10845f02
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發(fā)布時(shí)間: 2014-08-29
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高分子材料是最重要的材料之一，具有價(jià)格低廉、耐高溫、耐輻射、抗老化等優(yōu)良的性能，我國已經(jīng)成為世界上最大的高分子材料消費(fèi)和生產(chǎn)國。導(dǎo)電高分子材料是其中的重要領(lǐng)域，根據(jù)其不同的導(dǎo)電機(jī)理，分為結(jié)構(gòu)型和復(fù)合型，其中復(fù)合型相對結(jié)構(gòu)型而言加工更簡便、成本更低、設(shè)計(jì)性更強(qiáng)，是制作導(dǎo)電高分子材料的重要途徑之一。
酚醛樹脂是高分子材料中最早的一類合成樹脂，在1872年，德國化學(xué)家拜耳（A.Baeyer)首先合成。1905年,美國科學(xué)家巴克蘭（Baekeland)進(jìn)行系統(tǒng)研究,提出了關(guān)于酚醛樹脂“加壓、加熱”固化的專利，使酚醛樹脂得到實(shí)際應(yīng)用。近些年來，人們通過不同的復(fù)合工藝、在樹脂中摻雜金屬、化合物和納米顆粒等方法不斷開發(fā)出新的改性酚醛樹脂。金屬顆粒用量大，常常需要添加15wt%以上才能達(dá)到理想的導(dǎo)電性能，然而高填充量嚴(yán)重影響材料的力學(xué)性能。
最近，許多研究者開始嘗試用納米填料制備導(dǎo)電酚醛樹脂。Gao等用原位聚合方法制備酚醛樹脂/碳納米管導(dǎo)電復(fù)合材料，填料為10%(重量百分比）時(shí)，電導(dǎo)率達(dá)到135.52ms。用制備了酚醛樹脂/膨脹石墨復(fù)合材料膨脹石墨填料為3.2%(重量百分比）時(shí)，電導(dǎo)率達(dá)到1.2X10-3S/cm。但納米填料價(jià)格昂貴，合成條件苛刻、成本高，致使高分子導(dǎo)電材料的應(yīng)用受到一定限制。
2010年，四川大學(xué)夏和生等人公開了聚合物/石墨烯復(fù)合材料的原位還原制備方法。專利中所述聚合物包括天然橡膠、丁苯橡膠、丁二烯橡膠、丁腈橡膠、聚乙烯、ABS等所用氧化石墨作為填料，所用還原劑為水合肼、硼氫化鈉、正丁胺、乙二胺、維生素C和檸檬酸氫鈉。不加其他還原劑，利用單體的還原性將氧化石墨原位還原制備酚醛樹脂導(dǎo)電復(fù)合材料的制備技術(shù)至今未見報(bào)道。
新技術(shù)以價(jià)格低廉的氧化石墨作為填料，制成酚醛樹脂導(dǎo)電材料，與傳統(tǒng)摻雜的導(dǎo)電填料相比，價(jià)格大大降低，為導(dǎo)電聚合物材料的應(yīng)用提供更多的發(fā)展空間。利用氧化石墨作為填料，比石墨烯或者膨脹石墨制備工藝簡單，實(shí)驗(yàn)中苯酚和甲醛除了作為氧化石墨的還原劑，同時(shí)也是反應(yīng)的原料之一，利用堿性條件下合成的酚醛樹脂導(dǎo)電材料。新技術(shù)添加0.05飛重量份的氧化石墨(每100克質(zhì)量份的苯酚)，在不破壞熱固化交聯(lián)的酚醛樹脂力學(xué)性能的前提下制得了高導(dǎo)電性酚醛復(fù)合材料。
酚醛樹脂的耐高溫性、高殘?zhí)柯?、低煙低毒、抗化學(xué)性的性質(zhì)使其在阻燃材料領(lǐng)域占有無可取代的優(yōu)勢地位。目前，隨著市場阻燃抗靜電材料的需求量日益增加，其他阻燃抗靜電材料附加值過高，導(dǎo)電酚醛樹脂復(fù)合材料將迎來新的時(shí)代。熱固性酚醛樹脂呈液態(tài)，潤濕速度快，粘結(jié)強(qiáng)度高，可以作為建筑材料、電子材料的粘合劑，或者用于浸潰各種層壓材料，具有更加廣泛的用途。
新技術(shù)公開了一種石墨烯酚醛樹脂導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法，所述的石墨烯酚醛材料是通過苯酚與甲醛縮合反應(yīng)過程中加入氧化石墨并通過超聲剝離達(dá)到原位還原插層復(fù)合而得到，所得的導(dǎo)電材料電導(dǎo)率達(dá)到了10-7-S/m，所用填料氧化石墨的添加量僅為苯酚單體質(zhì)量的0.05%飛％，材料的彎曲強(qiáng)度提高78.8%，熱穩(wěn)定性提高顯著，25wt%失重溫度由560℃提高到676V。
新技術(shù)所提供的一種石墨烯酚醛樹脂導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法的是按照下述步驟完成的：
A:四頸反應(yīng)瓶分別安裝溫度計(jì)、攪拌槳、回流冷凝管、超聲變幅桿，并依次加入苯酚和甲醛水溶液和的堿性催化劑，PH值在8?10，混合物機(jī)械攪拌，使反應(yīng)瓶內(nèi)液體升溫到60℃；
B:邊攪拌邊加入氧化石墨，通過超聲波處理器剝離分散形成溶液，溶液中氧化石墨的濃度為0.5-8mg/ml;混合物保持在60°℃，超聲反應(yīng)2?3.5小時(shí)，停止超聲；
C:控溫80℃?95℃，保溫2.5小時(shí)，停止反應(yīng)；
D:脫水至黏度達(dá)12s(涂4杯，25℃)，冷卻放料，得到黑色粘稠液態(tài)產(chǎn)物，即為石墨烯酚醛樹脂導(dǎo)電復(fù)合材料；
E:加壓、熱固化。將上述石墨烯酚醛樹脂導(dǎo)電復(fù)合材料在真空烘箱中，低于80℃條件下，干燥24?50小時(shí)，得到的固態(tài)產(chǎn)物粉碎，在真空液壓機(jī)上，170℃,和MPa壓力下，固化模壓2?10小時(shí)得到石墨烯酚醛樹脂導(dǎo)電復(fù)合材料壓片。
新技術(shù)一種石墨烯酚醛樹脂導(dǎo)電復(fù)合材料的制備方法與現(xiàn)有復(fù)合材料的制備方法相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
A:新技術(shù)未另外添加水合肼或者硼氫化鈉等有毒的化學(xué)還原劑，避免了環(huán)境危害及人身威脅，因而安全性強(qiáng)；
B:新技術(shù)不需要添加其他表面活性劑，反應(yīng)單體對石墨烯還原的同時(shí)且進(jìn)行功能化，很好的避免了還原的石墨烯的團(tuán)聚，得到均勻分散的納米導(dǎo)電復(fù)合材料；
C:新技術(shù)使用氧化石墨作為填料，豐富的含氧官能團(tuán)使其與材料的相容性良好，力學(xué)性能得到提高，脆性缺陷得到很大程度的改善，熱穩(wěn)定性提高顯著；
D:新技術(shù)方法所用的原位還原-聚合方法，此方法可以準(zhǔn)備一系列性能優(yōu)異的酚醛樹脂類復(fù)合材料；
E:裝置簡單，設(shè)備投資少，原料成本低廉易得，重復(fù)性好，適用性強(qiáng)，可大規(guī)模生產(chǎn)，有良好的工業(yè)前景；
