膨胀石墨插层功能复合材料制备和性能的研究

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1、擒耍膨胀石墨插层功能复合材料的制备与性能研究材料物理与化学赵芸芳指导教师：孟跃中教授摘要功能复合材料因其具有特性各异的性能，而被广泛研究与应用。本论文以膨胀石墨为主体，通过不同方法，制备了聚合物基石墨导电纳米复合材料和金属氯化物插层石墨复合物。主要包括以下内容：在本课题组以前工作的基础上。采用一步法合成了环状硫醚酮低聚物，对其结构进行了表征与分析，研究了不同反应物浓度对环状物产率的影响，和不同温度下进行的开环聚合反应及产物的性质。结果表明，在动态升温的过程中，环状硫醚酮及其与含有线性低聚物的环状混合物可以进行无催化，快速的

2、开环聚合反应，环状物的熔点可以通过加入线性低聚物的方法来降低，含有80％线性低聚物的环状物可以在390℃进行反应，所得产物的熔点为316℃．选取聚苯硫醚(PPS)聚合物树脂为基体材料，以超声处理的膨胀石墨S．EG和未经处理的膨胀石墨EG为导电填料，采用熔融插层的方法，制备了低渗阈阀值分别为1％和2％的PPS／S．EG和PPs／EG聚合物石墨纳米复合材料。并对复合材料的微观形态、导电性能、力学性能和热性能等进行了分析与测试。结果表明，复合材料中石墨片层达到了纳米级分散S．EG和EG的加入，复合材料的电导率值提高了约10个数量

3、级，增强了复合物的耐热性能，加速了聚合物PPS的成核过程，提高了其结晶度。PPs／s．EG纳米复合材料的导电性能、力学性能及热性能均优于PPS／EG纳米复合材料。采用溶液插层的方法制备了聚醚砜(PES)／EG纳米复合导电材料。对不同EG摘罂含量下的复合材料的微观结构、导电性能、力学性能、热性能、密度等进行了分析测试。研究结果表明，所制备的PES／EG复合材料具有高电导率、低渗阈阀值(其值低于2wt％)。当EG含量为30％时，电导率值为151S／era,EG的加入，使得PES／EG复合材料的密度增大，吸水率降低。并制备了具有

4、不同流场形状的PES／EG复合材料双极板，该双极板具有高的导电率、弯哇自性能，较低的密度、吸水率，及接触电阻和良好的耐腐蚀性能。通过熔盐法制备了具有较强稳定性的I阶FeCh插层膨胀石墨复合物(FeCh．EGIC)，进行还原反应后得到含有a．Fc单质的Fe．EGIC复合物，详细研究了不同反应条件对产物阶结构的影响作用。结果表明，I阶FeCl3一EGIC的特征层间距为0．940nm，并可以在空气中具有很好的结构稳定性和热稳定性。插层复合物的电导率值较原始石墨得到提高，并且还原后的插层复合物具有一定的磁性，宏观上能被磁铁吸引。此

5、外，通过简单溶液分散的方法，制备了膨胀石墨负载金属Fc的复合物。关键词：膨胀石墨；纳米复合材料；石墨插层复合物；导电性能ⅡPreparationandCharacterizationoftheNanocompositesbasedonPolymer／GraphiteIntercalationCompoundsMaterialPhysicsandChemistryYunfang．Z．．．．h．．．a．．o—Supervisor：ProfessorYuezhongMeneAbstractThenanocompositesbas

6、edonpolymer／expandedgraphiteintercalationcompoundswc∞preparedthroughdifferentmethodsinthispaper．Thedetailsaregivenoutas白lloWS"Basedonperviousworkofoargroup，macrocyclic(arylenethioetherketone)oligomerstogetherwithalinearpo

7、y(phenylenesulfideketone)ofigomerweresynth

8、esizedbyaone-stepreaction．Themacrocyclcsandlinearofigomerwerefullycharacterizedby13C-NMR,H-NMR,matrixassistedlaserdesorption／ionizationtime-of-flightmassspectrometry(MALDI-TOF-MS)，differentialscanningcalorimetry(DSclandFr-IR．Uncatalyzed,simultaneouslyring-openingp

9、olymerization(ROP)ofthemacrocyclesandthemixtureofmacrocyclesandlinearofigomerwe,recarriedoutunderdynamicheatingconditions．ThePOPconditionsandmechanismwe