温州大学化学与材料工程学院Yurou Chen等–通过胺化多壁碳纳米管和还原氧化石墨烯形成交联网络来提高氟橡胶的力学性能

为了控制氟橡胶(FKM)复合材料的力学性能,我们引入了胺化多壁碳纳米管(MWCNT-A)和还原氧化石墨烯(RGO),在FKM网络之间协同产生额外的交联。系统研究了交联改性对FKM复合材料力学性能、电学性能和热学性能的影响。

为了控制氟橡胶(FKM)复合材料的力学性能,我们引入了胺化多壁碳纳米管(MWCNT-A)和还原氧化石墨烯(RGO),在FKM网络之间协同产生额外的交联。系统研究了交联改性对FKM复合材料力学性能、电学性能和热学性能的影响。结果表明,由于FKM与MWCNT-A以及MWCNTA与RGO之间的相互作用,产生了额外的联合,从而制备出具有优异的力学、电学和热学性能的FKM/MWCNT-A/RGO复合材料。与原始FKM复合材料相比,FKM/MWCNT-A/RGO复合材料的抗拉强度、100%应变模量、硬度、热导率、电导率分别增加了43.8%、656.3%、34.5%、30.3%,增加了8个数量级。这项研究表明,与纳米填料构建额外交联是一种有效和有前景的路线,为FKM的工业应用提供了途径。

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图1. 制备FKM/MWCNT – A /RGO复合材料的示意图。

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图2. FKM/MWCNT-A/RGO纳米复合材料的交联反应。

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图3. (a) MWCNT-A和(b) RGO纳米填料的SEM图像。

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图4. 纳米填料的化学成分分析: MWCNT-A的(a)宽扫描XPS谱,(b) C1s谱和(c) N1s谱; RGO的(d)宽扫描XPS光谱和(e) Cls光谱。

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图5. MWCNT-A和RGO纳米填料的(a)FTIR和(b) Raman光谱。

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图6. (a)断裂拉伸强度和伸长率;(b) FKM、FKM/MWCNT-A、FKM/RGO和FKM/MWCNT-A/RGO复合材料 100%应变时的硬度和模量。

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图7. (a) FKM, (b) FKM/MWCNT-A, (c) FKM/RGO和(d) FKM/MWCNT-A/RGO复合材料的SEM图像。

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图8. FKM、FKM/MWCNT-A、FKM/RGO和FKM/MWCNT-A/RGO复合材料的(a)储能模量和(b) tan 。

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图9. FKM、FKM/MWCNT-A、FKM/RGO和FKM/MWCNT-A/RGO复合材料的电导率。

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图10. FKM、FKM/MWCNT-A、FKM/RGO和FKM/MWCNT-A/RGO复合材料的导热系数。

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图11. (a) FKM/MWCNT-A和(b) FKM/MWCNT-A/RGO复合材料交联机理示意图。

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图12. MWCNT-A和RGO用不同方法处理时的FTIR光谱。

相关研究成果由温州大学化学与材料工程学院、浙江省皮革工程重点实验室Yurou Chen等人于2022年发表在Composites Part C: Open Access (https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2022.100245)上。原文:Enhancing the mechanical properties of fluororubber through the formation of crosslinked networks with aminated multi-walled carbon nanotubes and reduced graphene oxides。

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