基于石墨相氮化碳的聚合物复合材料的制备及性能研究

• 作 者: 胡健斌
• 出 处: 华北电力大学(北京)
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 石墨相氮化碳 石墨相氮化碳/聚合物复合材料 力学性能 热稳定性

石墨相氮化碳作为一种新型的二维材料,具备硬度大、比表面积大、结构稳定等特点,受到广泛的关注,人们发现可将石墨相氮化碳与有机物聚合物混合,制备而成的聚合物复合材料在一些性能上有显著的提高。在本文的工作中,以三聚氰胺为原料,制备了石墨相氮化碳,并对石墨相氮化碳进行剥离,以及对未剥离的石墨相氮化碳（g-C₃N₄）和已剥离的石墨相氮化碳纳米片（g-CNNS）进行了红外、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等表征分析;以g-CNNS为填料,与聚乙烯醇（PVA）混合,制备成PVA/g-CNNS聚合物复合材料,并对PVA/g-CNNS聚合物复合材料进行热稳定性和机械性能分析;以g-C₃N₄为填料,乙烯基三甲氧基硅烷（A171）为偶联剂,与硅橡胶（SIR）混合,制备成SIR/g-C₃N₄及SIR/g-C₃N₄-A171聚合物复合材料,并对两种聚合物复合材料进行了断面形貌分析以及电击穿、介电性能和机械性能等性能测试分析。对于PVA/g-CNNS聚合物复合材料,在添加了g-CNNS以后,聚合物复合材料的拉伸强度有显著的提高,当填料含量为0.5%时,相比纯PVA有一倍左右的提高,并且,聚合物复合材料的玻璃化转变温度也有明显的提高;在热分解的两个阶段当中,添加了 g-CNNS的PVA/g-CNNS聚合物复合材料的反应焓值比纯PVA更高,说明P VA/g-C NN S聚合物复合材料具有更好的热稳定性。对于SIR/g-C₃N₄及SIR/g-C₃N₄-A171聚合物复合材料,添加了 g-C₃N₄和A171以后,SIR/g-C₃N₄-A171聚合物复合材料的电击穿强度提高了 20%左右;g-C₃N₄对硅橡胶的补强作用非常明显,聚合物复合材料的拉伸强度随着g-C₃N₄的份数增大而提高,在同等份数g-C₃N₄的情况下,SIR/g-C₃N₄-A171聚合物复合材料补强效果更好。