本文關(guān)鍵詞：功能化UV固化聚氨酯丙烯酸酯薄膜的制備與性能研究

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【摘要】：紫外光(UV)固化聚氨酯丙烯酸酯(PUA)涂層由于其優(yōu)異的抗磨損性、柔韌性和耐化學(xué)性,應(yīng)用前景廣闊。為了進(jìn)一步擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域,制備耐高溫、高儲(chǔ)能模量和良好電性能的PUA復(fù)合涂層成為必然,其中比較常用的方法是添加納米材料制備UV固化納米復(fù)合涂層。本文選擇石墨烯作為納米填料通過溶液共混添加到PUA低聚物中制備UV固化納米復(fù)合薄膜并對(duì)其性能進(jìn)行研究,同時(shí),為了提高石墨烯在PUA復(fù)合薄膜中的分散性對(duì)石墨烯進(jìn)行表面改性。首先通過四種不同的物質(zhì),即丙烯酸羥乙酯(HEA)、聚乙二醇2000(PEG-2000)、聚乙烯吡咯烷酮K-30(PVP)和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)對(duì)石墨烯進(jìn)行改性,并對(duì)改性結(jié)果進(jìn)行表征。通過紅外光譜圖可知,純石墨烯邊緣殘留一些活性基團(tuán),改性后,改性劑與石墨烯發(fā)生相互作用。XRD和SEM圖表明CTAB改性的石墨烯(CTAB-G)層間距最大,CTAB-G中包含很多剝離片狀結(jié)構(gòu),因此改性劑CTAB改性效果較好。將四種不同的改性石墨烯HEA-G、PEG-G、PVP-G和CTAB-G添加到PUA低聚物中通過UV固化制備復(fù)合薄膜。XRD結(jié)果證明經(jīng)UV固化后,純PUA薄膜和PUA復(fù)合薄膜都是無序結(jié)構(gòu),沒有結(jié)晶區(qū)域。SEM結(jié)果表明改性石墨烯CTAB-G在PUA復(fù)合薄膜中分散均勻。TGA結(jié)果表明PUA復(fù)合薄膜的熱穩(wěn)定提高,其中CTAB-G/PUA復(fù)合薄膜熱穩(wěn)定性提高顯著。制備不同含量CTAB的改性石墨烯CTAB-G并研究陽(yáng)離子表明活性劑CTAB含量對(duì)石墨烯的結(jié)構(gòu)與形貌影響。XRD和SEM結(jié)果表明,當(dāng)CTAB與石墨烯的質(zhì)量比為2:3時(shí),CTAB-G層間距最大,石墨烯大量剝離,堆積松散。CTAB-G與石墨烯的拉曼光譜圖表明CTAB的加入使得石墨烯有序性下降,邊緣產(chǎn)生一些缺陷,這些缺陷有利于石墨烯在聚合物中的分散。另外,石墨烯經(jīng)過改性,層數(shù)減少。之后將CTAB與石墨烯質(zhì)量比為2:3的改性石墨烯CTAB-G作為填料并按照不同質(zhì)量比添加到PUA低聚物中。紅外光譜結(jié)果表明經(jīng)過UV固化后,基體樹脂中C=C、=CH2紅外吸收峰消失,表明聚合物固化反應(yīng)完全。石墨烯/PUA-0.5薄膜和CTAB-G/PUA-0.5薄膜的TEM圖顯示,CTAB-G在PUA復(fù)合薄膜中的分散性提高。納米復(fù)合薄膜的TGA、DMA和寬頻介電阻抗譜儀的分析結(jié)果表明,PUA納米復(fù)合薄膜的熱穩(wěn)定性、儲(chǔ)能模量、介電性能和導(dǎo)電性均有較大提升。當(dāng)CTAB-G質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時(shí),CTAB-G/PUA-1.0復(fù)合薄膜的起始分解溫度Td比純PUA薄膜提高了41°C、Tg提高4.44°C、儲(chǔ)能模量提高顯著、介電常數(shù)約是純PUA薄膜的2倍,電導(dǎo)率約為50倍(頻率為1 kHz),功能化UV固化納米復(fù)合薄膜表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合性能。
【關(guān)鍵詞】：UV固化 PUA 改性石墨烯 納米復(fù)合薄膜 介電性能
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.2;TQ630.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-28
• 1.1 引言11-12
• 1.2 UV固化涂料體系12-18
• 1.2.1 UV固化機(jī)理12-13
• 1.2.2 UV固化涂料體系的組成13-18
• 1.2.2.1 低聚物13-14
• 1.2.2.2 光引發(fā)劑14-17
• 1.2.2.3 活性稀釋劑17-18
• 1.3 功能化聚氨酯丙烯酸酯涂層進(jìn)展18-22
• 1.3.1 聚氨酯丙烯酸酯混合體系19-20
• 1.3.2 聚氨酯丙烯酸酯納米復(fù)合涂層20-22
• 1.4 功能化石墨烯及其復(fù)合材料的進(jìn)展22-26
• 1.4.1 功能化石墨烯進(jìn)展22-23
• 1.4.2 石墨烯/聚合物納米復(fù)合材料進(jìn)展23-26
• 1.4.2.1 原位聚合法23-24
• 1.4.2.2 溶液混合法24-25
• 1.4.2.3 熔融共混法25-26
• 1.5 本論文研究?jī)?nèi)容及意義26-28
• 1.5.1 本論文研究意義26-27
• 1.5.2 本論文研究?jī)?nèi)容27-28
• 第二章 表面改性石墨烯的制備與研究28-37
• 2.1 引言28-30
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分30-33
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及試劑30
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備30-31
• 2.2.3 改性石墨烯的制備31-32
• 2.2.4 分析與表征32-33
• 2.2.4.1 傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)32
• 2.2.4.2 廣角X射線衍射(XRD)32
• 2.2.4.3 掃描電子顯微鏡(SEM)32-33
• 2.3 結(jié)果與討論33-36
• 2.3.1 改性石墨烯的結(jié)構(gòu)分析33-35
• 2.3.2 改性石墨烯的形貌分析35-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第三章 不同表面改性劑的石墨烯/PUA復(fù)合薄膜研究37-45
• 3.1 引言37
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分37-40
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及試劑37
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備37-38
• 3.2.3 復(fù)合薄膜的制備38-39
• 3.2.4 分析與表征39-40
• 3.2.4.1 廣角X射線衍射(XRD)39
• 3.2.4.2 掃描電子顯微鏡(SEM)39
• 3.2.4.3 熱重分析(TGA)39-40
• 3.3 結(jié)果與討論40-43
• 3.3.1 復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)形貌分析40-42
• 3.3.2 復(fù)合薄膜的熱穩(wěn)定性分析42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 第四章 CTAB-G/PUA納米復(fù)合薄膜研究45-69
• 4.1 引言45
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分45-50
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及試劑45-46
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備46
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟46-48
• 4.2.3.1 不同比例CTAB-G的制備46-47
• 4.2.3.2 制備CTAB-G/PUA納米復(fù)合薄膜47-48
• 4.2.4 分析與表征48-50
• 4.2.4.1 廣角X射線衍射(XRD)48
• 4.2.4.2 掃描電子顯微鏡(SEM)48
• 4.2.4.3 傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)48-49
• 4.2.4.4 拉曼光譜儀49
• 4.2.4.5 透射電子顯微鏡(TEM)49
• 4.2.4.6 熱重分析(TGA)49
• 4.2.4.7 動(dòng)態(tài)機(jī)械分析儀(DMA)49
• 4.2.4.8 介電和導(dǎo)電性能分析49-50
• 4.3 結(jié)果與討論50-68
• 4.3.1 改性石墨烯結(jié)構(gòu)與形貌分析50-59
• 4.3.2 UV固化PUA納米復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)分析59-61
• 4.3.3 UV固化PUA納米復(fù)合薄膜的熱穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)熱機(jī)械性能表征61-65
• 4.3.4 UV固化PUA納米復(fù)合薄膜的介電性能和導(dǎo)電性能表征65-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第五章 全文總結(jié)69-70
• 參考文獻(xiàn)70-81
• 攻讀碩士期間已發(fā)表的論文81-82
• 致謝82-83

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