下载文档原格式
《水性聚氨酯-石墨烯-碳纳米管复合材料的制备及性能研究》篇一水性聚氨酯-石墨烯-碳纳米管复合材料的制备及性能研究一、引言随着新材料科技的发展，复合材料因其独特的物理和化学性质，在众多领域中得到了广泛的应用。
其中，水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料因其优异的机械性能、电性能以及良好的加工性能，备受关注。
本文将重点研究该复合材料的制备方法及性能特点。
二、水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料的制备1. 材料选择与准备首先，我们需要选择合适的水性聚氨酯、石墨烯和碳纳米管。
其中，水性聚氨酯具有优良的粘附性和机械性能；石墨烯具有优异的导电性和力学性能；碳纳米管则具有优异的导电性、热稳定性和机械强度。
2. 制备过程（1）将石墨烯和碳纳米管进行预处理，以提高其在水性聚氨酯中的分散性和相容性。
（2）将预处理后的石墨烯和碳纳米管按照一定比例加入到水性聚氨酯中，进行机械搅拌。
（3）搅拌过程中，控制温度和搅拌速度，使水性聚氨酯、石墨烯和碳纳米管充分混合，形成均匀的复合材料。
（4）将制备好的复合材料进行干燥、固化等后处理，以提高其性能稳定性。
三、性能研究1. 机械性能通过拉伸试验，我们发现水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料具有优异的机械性能。
其中，石墨烯和碳纳米管的加入显著提高了复合材料的拉伸强度和韧性。
随着石墨烯和碳纳米管比例的增加，复合材料的机械性能呈现先增后减的趋势。
2. 电性能由于石墨烯和碳纳米管具有优异的导电性能，水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料也表现出良好的导电性能。
在特定比例下，该复合材料具有较低的电阻率，且其电导率随温度变化较小，显示出良好的温度稳定性。
3. 热稳定性通过热重分析（TGA）实验，我们发现该复合材料具有较高的热稳定性。
石墨烯和碳纳米管的加入有效提高了复合材料的热分解温度，使该材料在高温环境下仍能保持良好的性能。
四、结论本文成功制备了水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料，并对其性能进行了深入研究。
聚多巴胺功能化氧化石墨烯/水性聚氨酯复合材料的制备及性能研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：***指导教师：向斌教授学科门类：工学学科名称：化学工程研究方向：化学工艺答辩委员会主席：张胜涛教授授位时间：2019年6月Preparation and Properties of Polydopamine Functionalized Graphene Oxide/Waterborne Polyurethane CompositesA Thesis Submitted to Chongqing Universityin Partial Fulfillment of the Requirement for theProfessional DegreeByZhiheng ZhaoSupervised by Dr. Prof. Bin XiangJune, 2019摘要相较于阴极保护、缓蚀剂和金属基底改性等防腐蚀措施，有机涂层因其对腐蚀的有效抵御以及广泛的应用范围而被认为是性价比最高的防腐策略。
聚氨酯涂料由于其优异的耐候性、耐化学性、高硬度、高光泽度，以及较强附着力而大量应用于工业防护、木器家具、汽车涂料等领域。
传统的溶剂型聚氨酯涂料因使用各种有机溶剂作为分散介质，在生产和应用的过程中不可避免的会产生大量挥发性有机物（VOCs），会对人体和环境造成危害。
随着人民生活水平的不断提高以及环境保护相关法律法规的健全，水性涂料替代溶剂型涂料已是大势所趋。
水性聚氨酯（WPU）以水为分散体系，几乎没有VOCs排放，具备良好的耐候性与机械性能，但WPU所含有的亲水基团导致其耐水性能、防腐蚀性能均较差。
通过添加纳米材料增强涂层的性能被广泛应用，少量的纳米材料即可有效提升涂层的性能。
石墨烯具有出色的电学、光学、力学性能，超高的比表面积，因其优异的阻隔性能而在涂层防腐防水应用方面展现出巨大的潜力。
然而，石墨烯层间的强范德华力导致其在聚合物中的分散性差，容易团聚。
石墨烯泡沫材料的制备及其应用研究随着科技的发展，新材料的研究也愈发活跃。
其中，石墨烯作为一种新型材料备受关注，并被誉为“材料之王”。
目前，石墨烯的制备已经比较成熟，但是如何将石墨烯应用于实际生产中，将是今后的一个重要研究方向。
本文将围绕石墨烯泡沫材料的制备及应用展开探讨。
一、石墨烯泡沫材料的制备石墨烯泡沫材料是一种空气凝胶，具有高比表面积、低密度、高吸附性能等特点。
它的制备过程主要分为三个步骤：1. 制备石墨烯凝胶石墨烯凝胶是制备石墨烯泡沫的基础。
在制备石墨烯凝胶的过程中，通常采用类似于石墨烯氧化还原法的方法。
即将石墨粉末加入一定量的氧化剂溶液中，并在恒温恒压的条件下反应，将石墨氧化成一层层厚的氧化石墨烯纳米片，形成石墨烯凝胶。
2. 制备石墨烯泡沫前驱体在石墨烯凝胶中加入一定比例的表面活性剂，并通过机械分散等方法将其分散均匀，最终形成石墨烯泡沫前驱体。
这一步的关键在于保证石墨烯凝胶的均匀分散，使石墨烯泡沫的孔隙结构均匀。
3. 制备石墨烯泡沫材料石墨烯泡沫前驱体经过一定的预处理后，通常采用冷冻干燥法将其制成固态石墨烯泡沫，最终经过高温还原等处理后即可得到石墨烯泡沫材料。
此时，石墨烯泡沫的密度通常在0.5~1 mg/cm3之间。
二、石墨烯泡沫材料的应用研究石墨烯泡沫材料具有广泛的应用前景，以下是一些典型的应用研究方向：1. 能源领域石墨烯泡沫材料具有高比表面积和优异的导电性能，因此可用于电池、储能器等领域。
例如，利用石墨烯泡沫作为电极的超级电容器能量密度可以达到常规电池的数倍以上。
2. 传感器石墨烯泡沫材料的高比表面积可以提高催化反应效率，并且具有良好的化学稳定性，因此在传感器中有着广泛的应用。
例如，石墨烯泡沫材料可应用于气体传感器、生物传感器等领域。
3. 吸附材料石墨烯泡沫材料的高比表面积和孔隙结构使其成为一种优秀的吸附材料。
例如，石墨烯泡沫材料可应用于水净化、有机物吸附等领域。
4. 机械领域石墨烯泡沫材料具有低密度和高强度等特点，因此在机械领域也有着广泛的应用。
《水性聚氨酯-石墨烯-碳纳米管复合材料的制备及性能研究》篇一水性聚氨酯-石墨烯-碳纳米管复合材料的制备及性能研究一、引言随着科技的发展和人类对材料性能的追求，复合材料因其独特的物理和化学性质，在众多领域中得到了广泛的应用。
水性聚氨酯（WPU）作为一种环保型高分子材料，具有优异的耐磨性、柔韧性和良好的加工性能。
而石墨烯（Graphene）和碳纳米管（CNTs）作为新兴的纳米材料，具有优异的导电性、导热性和力学性能。
因此，将水性聚氨酯与石墨烯、碳纳米管进行复合，有望制备出具有优异性能的复合材料。
本文旨在研究水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料的制备工艺及其性能表现。
二、制备方法1. 材料准备首先，准备好水性聚氨酯、石墨烯纳米片、碳纳米管以及必要的溶剂和添加剂。
2. 制备过程（1）将石墨烯纳米片和碳纳米管分别进行预处理，以提高其在聚氨酯基体中的分散性。
（2）将预处理后的石墨烯和碳纳米管按照一定比例加入到水性聚氨酯中，通过超声分散和机械搅拌的方法，使纳米材料在聚氨酯基体中均匀分布。
（3）将分散均匀的混合物进行真空脱泡处理，以消除混合物中的气泡。
（4）将脱泡后的混合物倒入模具中，进行固化处理，得到水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料。
三、性能研究1. 力学性能测试通过拉伸试验，测试复合材料的抗拉强度、断裂伸长率和硬度等力学性能。
结果表明，石墨烯和碳纳米管的加入显著提高了复合材料的力学性能。
2. 热学性能测试通过热重分析（TGA）和差示扫描量热法（DSC）测试复合材料的热稳定性。
结果表明，复合材料具有较高的热稳定性和优良的导热性能。
3. 电学性能测试通过电导率测试，评估复合材料的导电性能。
结果表明，石墨烯和碳纳米管的加入使复合材料具有优异的导电性能。
4. 耐磨性能测试通过磨损试验，测试复合材料的耐磨性能。
结果表明，由于石墨烯和碳纳米管的增强作用，复合材料表现出优异的耐磨性能。
四、结论本文成功制备了水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料，并对其性能进行了系统研究。
石墨烯／聚氨酯复合材料的研究进展石墨烯体现出独有的二维结构和优良导热性、导电性，正是这种良好性能的存在，使其与聚氨酯复合的时候诞生出新型功能的高分子材料，体现出广阔的发展前景。
本文将重点分析石墨烯及聚氨酯复合材料的研究进展，结合石墨烯和聚氨酯复合材料的制备方式，明确其具体的应用领域。
标签：石墨烯；聚氨酯；复合材料；研究进展石墨烯主要是由单层碳原子凭借着sp2杂化的方式连接起蜂窝状的二维平面材料，拥有着巨大的比表面积，同时体现出良好的电热学性能及导热系数。
良好性能和二维结构使得复合材料成为国内外争相研究的热点。
聚氨酯属于分子结构中包含软段及硬段的嵌段共聚物，因此制备材料的可选范围较广，同时相对应的结构灵活多变，具体的产品性能千变万化。
石墨烯和聚氨酯实现复合的材料属于一个新的尝试，是石墨烯一個迈向实际应用的研究趋势，在相对应的结构、性能等方面彰显出优异特性，在短时间内成为了功能性复合材料的研究热点。
一、石墨烯/聚氨酯复合材料的制备石墨烯本身的性能优异，因此制备的过程所产生的成本相对低廉，在改性之后的石墨烯可以适当的采用溶液加工方式加以处理，同时适用在开发功能性聚合物复合材料中。
（一）共混法，这种方式主要是制备石墨烯/聚氨酯复合材料，而且属于最简便的方式，通过将溶液共混、熔融共混等完成制备。
共混之前，还是应该对石墨烯做好表面的处理，这样就能适当的提升复合体系中的分散性。
有专家学者使用溶液共混的方式，将GO和PU进行复合，同时适当的加入少量肼进行加热处理。
合理的利用还原氧化石墨烯中的含氧官能团实现与PU链端的酰胺基团形成氢键，保证rGO 在体系中实现分子级的分散。
经过一系列的操作，使得复合材料的弹性模量提升了21倍，相对应的拉伸强度也提升了9倍。
（二）接枝共聚法，接枝共聚法主要是在聚氨酯分子完成了相应的聚合之后，与表面已经接受过处理的石墨烯形成相对稳定的化学键。
有专家学者运用重氮化对氧化石墨烯开始展开功能化的处理，然后和异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体实现有效的接枝共聚，制备出功能化的石墨烯/聚氨酯纳米复合材料。
聚氨酯发泡材料的制备与性能研究聚氨酯发泡材料是一种常用于各种领域的高分子材料，具有轻质、保温、隔热等特点，广泛应用于建筑、航空航天、交通运输、家用电器、电子仪器等行业。
本文将对聚氨酯发泡材料的制备方法、材料性能及应用进行综合分析。
一、制备方法聚氨酯发泡材料的主要原料为聚醋酸酯（Polyol）、异氰酸酯（Isocyanate）及发泡剂等。
其中聚醋酸酯和异氰酸酯的比例是决定聚氨酯发泡材料性能的重要因素，不同比例将导致不同的硬度和密度。
具体制备方法如下：1. 聚醋酸酯的制备聚醋酸酯是聚氨酯发泡材料的主要原料，制备方法有两种：化学加成法和缩聚法。
其中，化学加成法是指将聚醚和聚酯等具有羟基的低分子量聚合物与二异氰酸酯反应，生成聚氨酯骨架的方法。
2. 确定适宜的聚醋酸酯与异氰酸酯比例在聚醋酸酯制备完成后，需要与异氰酸酯混合并加入配合合适比例的发泡剂。
在确定聚醋酸酯与异氰酸酯的比例时，需要考虑到所需制品的性质和用途，不同比例的聚氨酯发泡材料硬度和密度不同，性质也不同。
3. 加入发泡剂在混合聚醋酸酯和异氰酸酯后，需要加入发泡剂。
发泡剂是决定材料密度和孔隙率的重要因素，发泡剂的种类和用量将直接影响得到的聚氨酯发泡材料的性能。
4. 模具成型在混合好聚醋酸酯、异氰酸酯和发泡剂后，需要将其倒入模具中，进行成型。
在成型过程中，需要控制好加压和脱模的时间，确保获得良好的成品。
二、材料性能聚氨酯发泡材料具有以下特点：1. 权威部门测试证明，聚氨酯发泡材料的热传递系数较低，保温隔热性能优越。
2. 聚氨酯发泡材料具有良好的耐腐蚀和抗老化性能，具有较强的耐用性。
3. 聚氨酯发泡材料具有良好的耐磨性和韧性，可以有效防止机械磨损，具有良好的力学性能。
4. 聚氨酯发泡材料具有较好的绝缘性能，可以有效保护电气设备。
5. 聚氨酯发泡材料具有优良的粘结性能和可塑性，适用于各种形状和结构的建筑、车辆和电子产品。
三、应用领域聚氨酯发泡材料的应用领域广泛，包括建筑、交通运输、电子、家用电器等行业。
《水性聚氨酯-石墨烯-碳纳米管复合材料的制备及性能研究》篇一水性聚氨酯-石墨烯-碳纳米管复合材料的制备及性能研究一、引言随着新材料科学的发展，复合材料因其卓越的物理、化学性能成为了科研的热点。
特别是在高分子复合材料领域，以水性聚氨酯（WPU）为基础，加入石墨烯（Graphene）及碳纳米管（Carbon Nanotube）制备的复合材料因其优良的机械、导电及热稳定性能在许多领域获得了广泛的应用。
本文将对水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料的制备工艺及性能进行研究。
二、复合材料的制备（一）材料与方法本实验采用水性聚氨酯、石墨烯和碳纳米管为主要原料，通过物理混合和化学交联的方式制备复合材料。
具体步骤包括原料准备、混合、搅拌、交联反应等过程。
（二）制备过程1. 将水性聚氨酯与适量的去离子水混合，搅拌均匀；2. 加入石墨烯和碳纳米管，进行高速搅拌使混合物充分分散；3. 加入适量的交联剂，继续搅拌至混合物变得均匀且无明显颗粒；4. 将得到的复合材料倒入模具中，进行适当的固化处理，得到最终的复合材料。
三、性能研究（一）机械性能测试通过拉伸试验和硬度测试等方法对复合材料的机械性能进行评估。
实验结果表明，石墨烯和碳纳米管的加入显著提高了水性聚氨酯的拉伸强度和硬度。
（二）导电性能测试通过四探针法对复合材料的导电性能进行测试。
结果表明，碳纳米管的加入显著提高了复合材料的导电性能，而石墨烯的加入则进一步增强了这一效果。
（三）热稳定性能测试通过热重分析（TGA）对复合材料的热稳定性能进行评估。
实验结果显示，石墨烯和碳纳米管的加入显著提高了水性聚氨酯的热稳定性，使其在高温环境下具有更好的性能表现。
四、结果与讨论（一）制备工艺对性能的影响实验发现，制备过程中搅拌速度、交联剂用量、固化条件等因素对复合材料的性能有显著影响。
通过优化这些工艺参数，可以得到性能更优的复合材料。
（二）石墨烯和碳纳米管的作用机制石墨烯和碳纳米管的加入可以有效地提高水性聚氨酯的机械强度、导电性能和热稳定性。
《水性聚氨酯-石墨烯-碳纳米管复合材料的制备及性能研究》篇一水性聚氨酯-石墨烯-碳纳米管复合材料的制备及性能研究一、引言随着科技的发展和人们对材料性能的追求，复合材料因其独特的物理和化学性质逐渐成为研究的热点。
其中，水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料因其良好的机械性能、导电性能和热稳定性，在诸多领域如涂料、电池、传感器等具有广阔的应用前景。
本文将详细探讨这种复合材料的制备工艺及性能研究。
二、材料与方法1. 材料准备实验所需的主要材料包括水性聚氨酯、石墨烯、碳纳米管、分散剂以及其他辅助材料。
所有材料均需经过严格的筛选和预处理，以确保实验的准确性和可靠性。
2. 制备方法（1）石墨烯和碳纳米管的分散处理：通过超声波分散法将石墨烯和碳纳米管分散在适当的溶剂中，以提高其在聚氨酯基体中的相容性。
（2）复合材料的制备：将分散好的石墨烯/碳纳米管混合物与水性聚氨酯混合，通过搅拌、熟化等工艺制备出复合材料。
3. 性能测试通过扫描电子显微镜（SEM）观察复合材料的微观结构；利用拉伸试验机测试其力学性能；通过热重分析（TGA）研究其热稳定性；利用电导率测试仪测量其导电性能等。
三、结果与讨论1. 微观结构分析通过SEM观察，发现石墨烯和碳纳米管在聚氨酯基体中分布均匀，形成良好的网络结构，这有利于提高复合材料的整体性能。
2. 力学性能研究实验结果表明，水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料具有较高的拉伸强度和良好的韧性。
其中，石墨烯和碳纳米管的加入显著提高了聚氨酯的力学性能。
3. 热稳定性分析TGA测试显示，复合材料具有较好的热稳定性，石墨烯和碳纳米管的加入提高了聚氨酯的耐热性能。
4. 导电性能研究电导率测试表明，复合材料具有良好的导电性能，且随着石墨烯和碳纳米管含量的增加，电导率呈上升趋势。
这为复合材料在导电领域的应用提供了可能。
四、结论本文成功制备了水性聚氨酯/石墨烯/碳纳米管复合材料，并对其性能进行了系统的研究。
实验结果表明，该复合材料具有良好的力学性能、热稳定性和导电性能。
