功能三维石墨烯-多壁碳纳米管/热塑性聚氨酯复合材料的制备及性能

Abstract

采用水热还原法将羧基化多壁碳纳米管（MWCNTs—COOH）接枝到氧化石墨烯（GO）上，经冷冻干燥得到三维石墨烯-多壁碳纳米管气凝胶（GA-MWCNTs），再以热塑性聚氨酯（TPU）为填充体，通过真空浸渍法制得三维石墨烯-多壁碳纳米管/热塑性聚氨酯（GA-MWCNTs/TPU）复合材料。借助FTIR、Raman、XPS、TEM、SEM，对GA-MWCNTs的化学结构、微观形貌进行表征，并通过TGA-DSC、电阻测量仪和力学试验机，分析MWCNTs—COOH质量分数对GA-MWCNTs/TPU复合材料性能的影响。结果表明：MWCNTs—COOH在GO片层间起到交联和支撑作用，形成了蜂窝状三维网络结构，其孔径约为1.2 mm；当MWCNTs—COOH质量分数（以120 mg GO为基准）为10wt%时，GA-MWCNTs/TPU复合材料的导电性、热稳定性、力学性能均得到改善，相比于GA/TPU，体积电阻率降低了63.0%、热分解温度提高了7℃、30%应变下的应力提高了8.2%。