石墨烯对改性塑料的四种作用

石墨烯对改性塑料的四种作用

        石墨烯是一种由碳原子单层紧密组合的二维晶体材料，是现在得知的最薄材料，其薄厚约为0.335nm，具备非常大的理论比表面积、出色的透光性、高的拉伸弹性模量、非常高的强度、非常高的热导率、出色的电导率等。

一、气体阻隔

聚合物纳米复合材料的气体阻隔性主要是由3个条件决定：填充料性质、聚合物基体的固有阻隔性和分散质量。在其中，O2、CO2和有机蒸汽等物质在聚合物薄膜中的渗透对其使用性能有关键影响，聚合物的阻隔特性可以运用添加不透水的层状填充料明显提高，石墨烯具备高透明度、相对比较大的长径比和大的比表面积，当其彻底剥离并分散在聚合物纳米复合材料中时，会使气体渗透分子通过更长的路径，可大幅度提高塑料的气体阻隔性。

二、抗静电

石墨烯作为一种新兴导电填充料，不但具备出色的材料力学性能，电子迁移率十分高，且横纵较为大，填充到塑料基体中，可获得高电导率低逾渗浓度的长期抗静电塑料。尤其是，因为石墨烯具备比较大的横向尺寸和特有的二维平面结构，比碳纳米管更易于分散在聚合物基体中。如以邻苯二甲酸二辛酯为球磨介质和增塑剂，将天然石墨球磨获得的石墨烯与PVC直接熔融复合，由该法制取获得的石墨烯质量分数仅为0.8%时就能获得PVC／石墨烯抗静电复合材料，该复合材料做到了优质的材料力学性能，适宜规模性制取，而对石墨来讲，其质量分数需做到7%才可实现PVC的抗静电标准。

三、提高

现在早已有石墨烯在发泡塑料各个领域的应用，而且应用于包裝、军工等各个领域，还有运用石墨烯的高强度特性，研发新型的石墨烯汽车，应用石墨烯复合塑料作为汽车的骨架及结构件，实现汽车向轻量化发展和低能耗等需要。尽管石墨烯具备优质的材料力学性能，但因为大的比表面积和范德华力的存在，纳米粒子非常容易团聚，在与聚合物熔融共混加工时会产生团聚，这成为了制取复合材料的一个难题。为了能充分利用复合材料中的提高物，改进分散、提高界面相互作用是极为重要的。

四、导热

石墨烯在开发高导热性能聚合物复合材料中，展示出极大的应用前景。因为石墨烯借助声子传输，使其具备更高的热导率，将其加入到塑料后，能使塑料的热导率由0.1～0.5W／(m·K)达到5～10W／(m·K)，提升10倍以上，使塑料可适用于LED灯的散热件、汽车散热件、电子电器散热壳体等方面，替代一部分金属铝等较常用散热材料，进而促进器件的轻量化，已受到学术界和工业领域的重视。为得到需要的复合材料导热性能，一个重要因素是完成石墨烯在聚合物基体界面均衡分散化，提高界面相互作用。

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