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| 石墨烯增强聚醚醚酮复合材料的制备及其非等温结晶动力学研究 摘 要 聚醚醚酮（PEEK）是一种高性能半结晶型工程塑料，由于其具有较高的耐磨性，热稳定性，优异的机械性能以及耐化学腐蚀性等优异性能，使聚醚醚酮在航空航天，汽车制造等领域应用广泛。石墨烯是一种由sp2碳原子构成的蜂窝状晶体结构的二维新型材料。石墨烯（GE）的发现引起全世界的广泛关注，它是目前世界上最薄的、导电性最好的、强度最大的材料，同时还具有超高的导热系数、较大的比表面积、优异的阻燃性、良好的润滑性等优点。因此，越来越多的研究者往聚合物中添加石墨烯来实现复合材料性能的提高。研究者对聚醚醚酮的结晶行为开展了广泛研究，本文主要针对于不同制备方法以及改性石墨烯的聚醚砜(PES)用量对PEEK/GE复合材料结晶行为的影响。 本文分别用球磨法和溶液混合法制备不同含量的石墨烯增强聚醚醚酮复合材料，本章通过差式扫描量热仪（DSC）研究PEEK/GE复合材料的非等温结晶过程，石墨烯的加入使PEEK复合材料的结晶度降低，总结晶时间减少。PEEK/GE①复合材料的峰值温度随石墨烯含量的增加而增加，成核活性也增加，但是仍比纯PEEK聚合物的峰值温度低；而在PEEK/GE②复合材料中，石墨烯含量为1%的峰值温度最高，几乎与纯PEEK复合材料相近，其成核活性也最高，之后随含量的增加而降低。PEEK以及两种PEEK/GE复合材料的Avrami指数都在2-4范围之内变化，说明这三种复合材料的结晶机理相同。使用Mo方法可以准确地描述PEEK/GE复合材料的非等温结晶行为，石墨烯的加入减少了Log(F(T))，从而降低其结晶过程中所需要的温度梯度以及结晶活化能。PEEK以及两种PEEK/GE复合材料的FTIR谱图特征峰基本相同。所以，石墨烯加入到PEEK基体中，并没有对复合材料的特征峰有什么影响。WAXD分析显示，三种复合材料的布拉格衍射峰位置大致相同，说明其晶体结构基本一致。 用聚醚砜改性的石墨烯(f-GE), 提高石墨烯在PEEK基体中的分散性和与基体的界面结合能力。DSC结果显示，f-GEn的加入使PEEK复合材料的结晶度降低，总结晶时间减少。PEEK/f-GEn复合材料的峰值温度与成核活性随比例n值先增加后减小，PEEK/f-GE5复合材料峰值温度最高，成核活性也最高，说明f-GE5可以为复合材料结晶提供成核位点。PEEK以及PEEK/f-GEn复合材料的Avrami指数都在2-4范围之内变化，说明这三种复合材料的结晶机理没有差别，而结晶速率常数Zc值随冷却速率的增加而增加。GE与f-GEn的加入减小了Log(F(T))值，从而降低其结晶过程中所需要的温度梯度以及结晶活化能。PEEK/f-GE5复合材料的Log(F(T))值相比之下更高，这说明f-GEn与PEEK基体的相互作用较强，使聚合物分子链运动更困难。通过对FTIR谱图进行特征峰分析，PEEK以及PEEK/f-GEn复合材料的特征峰大致相同。WAXD分析显示，PEEK以及PEEK/f-GEn三种复合材料的布拉格衍射峰位置大致相同，说明f-GEn的加入并没有改变PEEK的晶体结构。 关键词：石墨烯，聚醚醚酮，复合材料，结晶行为 |
