热塑性聚氨酯/石墨烯气凝胶导电复合材料的制备及性能
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国家自然科学基金资助项目(51773138)


Fabrication of Thermoplastic Polyurethane/Graphene Aerogel Composites with High Electrical Conductivity
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    摘要:

    以氧化石墨烯为前驱体,聚乙烯醇(PVA)为交联剂,通过组装-冷冻干燥-热处理制备石墨烯气凝胶(GA),并以GA为骨架,热塑性聚氨酯(TPU)为填充体,采用真空浸渍法制备了TPU/GA导电复合材料。研究了PVA含量对于GA及其复合材料结构及导电性的影响。实验结果表明,制得的GA 具有三维网络结构、较低的密度(<10mg/mL)和良好的导电性(>50S/m),制得的TPU/GA复合材料结构中,TPU 均匀包覆在GA骨架的孔壁上,TPU 包覆层的引入使复合材料表现出增强的可压缩性能,GA三维网络结构使复合材料表现出良好的导电性。并且随着PVA 添加量的增加,GA及其复合材料的结构规整度增加,相应的电导率提高,当PVA 添加量为氧化石墨的5倍时,TPU/GA 复合材料的电导率可达58S/m。

    Abstract:

    Thermoplastic polyurethane/graphene aerogel (TPU/GA) composites were fabricated by two steps as follows. Firstly, GA was used as network framework and prepared through freeze-drying and thermal reduction using poly vinyl alcohol (PVA) as crosslinking agent. And then TPU was impregnated in GA under vacuum condition. The microstructure of GA and TPU/GA as well as the influence of the content of PVA on the microstructure and electrical conductivity of the TPU/GA composites were investigated. The results demonstrate that GA exhibits 3D network structure and great electrical conductivity, and the TPU layers are wrapped around the network of GA. TPU/GA composites also exhibit good compressibility and electrical conductivity. With the increase of PVA content, the microstructure is more regular, and the conductive network connectivity of GA is improved, which results in higher electrical conductivity of GA and TPU/GA. While the mass of PVA is 5 times of GO, the electrical conductivity of manufactured TPU/GA composites is 58 S/m.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

蒋秋月,李浚松,廖 霞.热塑性聚氨酯/石墨烯气凝胶导电复合材料的制备及性能[J].高分子材料科学与工程,2019,35(8):42-48.

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