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石墨烯+PET=抗静电塑料,来看看它的制备方法吧!

发布日期:2020-08-20 来自:全球塑胶网

19世纪50年代一个改变了我们生活的发明腾空出世:塑料。塑料的各项优秀的性能和繁多的种类让人们越来越离不开它。



众所周知,塑料是绝缘体,但通过石墨烯共混改性,使其电性能得到了极大的提高,极大地提升了塑料的性能,更加方便了人们的生活。


石墨烯与对苯二甲酸乙二醇酯

石墨烯:石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的呈六角型蜂巢晶格状的二维碳纳米材料。


石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性。被认为是一种未来革命性的材料。由于其具有优良的导电性,石墨烯可以在纤维中形成电子通道,先进的电子传输网络可以使纤维具有更优良的导电性能,因此在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。


石墨烯晶体结构


对苯二甲酸乙二醇酯:优良的物理机械性能,长期使用温度可达120℃,电绝缘性优良,抗蠕变性,耐疲劳性,耐摩擦性、尺寸稳定性都很好,在农业铺膜上具有很高的应用价值,是具有重要意义的新型合成材料。但是其容易吸收电子的特点,导致该物质容抗电性能较差,抗静电性能不够理想。


PET


共混改性方法

石墨烯粉体在质量分数为5%的母粒中过滤性能最好,石墨烯母粒由二者混合制成。通过熔融混合法,经过纺丝后,就可以得到石墨烯改性PET纤维。


石墨烯母粒为多层结构,因此接触电子的表面积大,能够使其聚集在石墨烯表面。石墨烯粉体的大量渗入,使得过滤时压力增大,滤压组件的工作量加大。


石墨烯母粒


粉体的团聚容易增加其在石墨烯改性PET纤维中的扩散困难度,降低了其在母体中的含量,因此探究合理的石墨烯粉体质量分数具有十分重要的意义。


混合后的材料材质

石墨烯改性PET纤维在力学性能上得到了极大的提升,石墨烯的引入对纤维的拉扯大,造成纤维容易断裂,然而在改性后,这一窘境得到了极大的改善,虽然拉伸倍数的增加会导致直径的减小,但是依然强度不减。


当石墨烯质量分数为1%时,纤维可以有效拉伸3.8倍,断裂强度仍然维持在一个稳定的范围。


石墨烯PET棉


不同的石墨烯含量就会导致不同的结局产生,在石墨烯处于低含量时,他们不会团聚在一起,而是各自均匀的分散。



但是当石墨烯的含量处于一种高水平时,石墨烯粉粒由于各自的吸引,会形成一个个团聚体,在这样的情况下,会导致一个个凸体出现,形成了纤维的取向结构,从而提升了抗静电的性能。石墨烯的含量越高,取向度也就越高,拉伸倍数的增大,也就导致着通电性能的提升


石墨烯改性PET纤维的抗静电性能

抗静电性差导致的产品劣质的问题被石墨烯迎刃而解。石墨烯中天然的电子通道,在没有改变原有的属性的前提下形成了良好的电子网络,对于提升抗静电性能,具有得天独厚的优势,而提高纤维的拉伸倍数不仅有利于各层之间进行导通,也使得石墨烯中的片层能够有效取向。


石墨烯改性抗静电塑料的制备

由于石墨烯独特的结构,使其成为一种良性抗静电材料。因此,在混合制备过程中,抗静电性能随着含量的增加而增加。通过电动搅拌机、高速混合器的使用,对二者进行母粒制备,将纤维切片和母粒经过恒温干燥得到结晶,随后将结晶与石墨烯粉体纺丝,获得最终的石墨烯改性抗静电塑料。经过一系列测调工作,该改性塑料可以应用的机器有万能测试机、体表面测试仪、透射电子显微镜等。


石墨烯不同制备方法优缺点雷达图


石墨烯的引入直接影响着电阻率的高低,电阻填料则能够改变静电塑料的性能,经过双螺旋挤压,石墨烯能够有序的排列在母粒中,形成电子导通网络,从而提升抗静电性能。对切片的观察也是必不可少的一项工作,质量分数的不同极大地影响着分散性能。



随着人们对石墨烯的进一步了解,开发出了更多制备石墨烯改性塑料的方法:高分子聚合法、溶液混合法等。这些方法都有各自的优势,制造的产品也有各自的性能。但是大部分工厂,还是会优先选择石墨烯共混改性这种办法,有时也会参杂一些物质,对其表面性能进行调和,来制造出更好性能的塑料。



石墨烯,给电学领域带来了新的思路和方法。石墨烯改性塑料的研发,在许多方面也刺激了新兴产业的发展,使石墨烯改性塑料能够更加方便人们的生活。