呂青，顏紅俠，劉超

（西北工業(yè)大學(xué)理學(xué)院，西安 710129）

聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料研究進(jìn)展*

呂青，顏紅俠，劉超

（西北工業(yè)大學(xué)理學(xué)院，西安 710129）

綜述了近幾年國(guó)內(nèi)外關(guān)于石墨烯在聚合物基體中定向排列的方法及其研究進(jìn)展，包括層層自組裝、抽濾誘導(dǎo)自組裝、揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝和外加場(chǎng)誘導(dǎo)自組裝等。介紹了石墨烯的定向排列對(duì)聚合物復(fù)合材料力學(xué)、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性能的影響。此外，對(duì)聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料的未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

石墨烯；聚合物；定向排列；進(jìn)展

石墨烯是一種由sp2雜化的碳原子構(gòu)成的單原子層二維蜂窩狀晶體。作為一種新型碳材料，石墨烯具有出色的力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)性能，被視為一種理想的增強(qiáng)體［1］。目前，將石墨烯加入聚合物中對(duì)其進(jìn)行改性已成為國(guó)內(nèi)外科技人員研究的一大熱點(diǎn)。

研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯對(duì)聚合物的改性效果與期望目標(biāo)存在較大的差距，這與石墨烯在聚合物中的排列形態(tài)密切相關(guān)。目前已有大量關(guān)于復(fù)合材料中納米填料排列取向的研究，如納米氧化鋅［2］、碳納米管［3］、納米纖維［4］等。同這些納米材料類(lèi)似，二維片層結(jié)構(gòu)的石墨烯也存在各向異性，其在聚合物中的排列形態(tài)會(huì)大大影響復(fù)合材料的性能［5］。相比聚合物/非定向石墨烯復(fù)合材料，聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料在力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等方面通常具有更加優(yōu)異的性能。目前，國(guó)內(nèi)外實(shí)現(xiàn)石墨烯在聚合物基體中定向排列的主要方法有層層自組裝、抽濾誘導(dǎo)自組裝、揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝、外加場(chǎng)誘導(dǎo)自組裝等，這些方法在制備高性能石墨烯增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料方面的巨大潛力，引起越來(lái)越多的研究者的重視。筆者介紹了石墨烯的定向排列方法及其研究進(jìn)展，闡述各自?xún)?yōu)缺點(diǎn)，并描述石墨烯的定向排列對(duì)聚合物復(fù)合材料性能的影響，進(jìn)而指出聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

1　聚合物復(fù)合材料中石墨烯的定向排列方法

1.1層層自組裝

層層自組裝作為一種簡(jiǎn)單環(huán)保的薄膜制備技術(shù)被大量應(yīng)用在有機(jī)-無(wú)機(jī)二維納米材料的制備中，利用這種方法可以實(shí)現(xiàn)石墨烯在聚合物薄膜中的定向排列。由于石墨烯在溶液中分散性較差且其表面呈惰性不帶電荷，通常采用氧化石墨烯（GO）進(jìn)行自組裝或?qū)⑹┍砻婀δ芑蛊鋷щ姾珊筮M(jìn)行自組裝。例如，Zhao Xin等［6］采用聚乙烯醇分散液和GO分散液循環(huán)浸泡基底即得到GO水平排列的聚乙烯醇復(fù)合薄膜。其原理如下：在自組裝過(guò)程中，由于GO表面的含氧官能團(tuán)和聚乙烯醇鏈上的羥基間存在氫鍵作用，使得GO片層被迫調(diào)整至與基體平行的形態(tài)，并被牢牢地吸引到聚乙烯醇表面，完成GO的定向排列，如圖1所示。T. Lee等［7］利用帶正電的聚苯胺與帶負(fù)電的GO間的靜電吸引作用，實(shí)現(xiàn)聚苯胺與GO的層層自組裝，還原GO后得到儲(chǔ)電性能優(yōu)異的復(fù)合薄膜。

利用層層自組裝制備聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料，能實(shí)現(xiàn)分子水平上對(duì)膜的構(gòu)造和厚度的控制，具有較大的靈活性，且成膜物質(zhì)豐富，膜穩(wěn)定性好。但最大的不足在于成膜緩慢，不易推廣到工業(yè)生產(chǎn)中。

圖1　層層自組裝實(shí)現(xiàn)石墨烯定向排列的原理示意圖

1.2抽濾誘導(dǎo)自組裝

抽濾誘導(dǎo)自組裝是一種依靠溶劑流動(dòng)作用誘導(dǎo)石墨烯層層堆疊定向排列的組裝方法。將GO分散液用真空抽濾，GO納米片會(huì)受到取向作用力，從而在濾膜上水平堆積，形成GO定向排列的層狀膜［8］。這種方法為研究者提供了制備聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料的新思路。不同于層層自組裝，抽濾誘導(dǎo)自組裝不僅適用于二維膜材料，也適用于三維塊狀材料，圖2描述了其實(shí)現(xiàn)石墨烯定向排列的原理［9］。

圖2　抽濾誘導(dǎo)自組裝實(shí)現(xiàn)石墨烯定向排列的原理示意圖

抽濾誘導(dǎo)自組裝制備聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料目前有兩種方式，一種是對(duì)石墨烯與聚合物的混合液抽濾，例如S. Park等［10］將還原的氧化石墨烯（rGO）與吐溫-20的混合膠體懸浮液用真空抽濾，制備出rGO水平排列的聚合物復(fù)合膜。另一種方式即真空抽濾石墨烯的分散液得到“石墨烯餅”后，再用樹(shù)脂單體液浸泡，使液體滲入石墨烯片層的縫隙中，原位聚合得到石墨烯定向排列的樹(shù)脂復(fù)合材料［11］。更深入的研究表明，石墨烯在聚合物基體中的取向度與其尺寸大小密切相關(guān)。Lin Xiuyi等［12］用排除體積效應(yīng)做出了解釋?zhuān)珿O片層的尺寸越大，即長(zhǎng)徑比越大，排除體積效應(yīng)越明顯，越有利于片層的定向排列。目前，關(guān)于GO尺寸影響片層取向度的作用機(jī)理并不明確，需要進(jìn)一步深入研究。

采用抽濾誘導(dǎo)自組裝合成的聚合物/定向石墨烯復(fù)合膜，由于石墨烯層層堆疊接觸緊密，通常具有優(yōu)異的力學(xué)性能和電學(xué)性能，可以用于制作沒(méi)有金屬基底的可充電電池的電極、超級(jí)電容器或溫度傳感器等。但是，受真空過(guò)濾裝置的限制，制備的薄膜尺寸有限，而且由于石墨烯的取向度受多種因素影響，薄膜的性能不穩(wěn)定，因此還難以應(yīng)用到工程領(lǐng)域［13］。

1.3揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝

與抽濾誘導(dǎo)自組裝的原理類(lèi)似，利用溶劑的揮發(fā)作用也可以誘導(dǎo)石墨烯在聚合物基體中定向排列。在溶劑的揮發(fā)作用下，石墨烯會(huì)受到均勻向上的取向力，在溶劑與空氣界面以接近水平的方式堆積，組裝成膜。此方法首先用于獲得純的GO薄膜，后來(lái)發(fā)展為在石墨烯分散液中加入聚合物或聚合物單體，制備出石墨烯定向排列的聚合物復(fù)合膜。N. Yousefi等［14］在這方面做了大量研究，他們將超大尺寸GO的分散液與聚氨酯的水性乳液混合，用水合肼還原GO后，加熱使溶劑揮發(fā)，得到rGO接近水平排列的聚氨酯薄膜。此外，他們?cè)诔闉V誘導(dǎo)制備環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合薄膜的過(guò)程中考察了rGO的添加量對(duì)片層取向度的影響。分析表明，在添加量較低時(shí)，石墨烯片趨于亂序排列；而當(dāng)石墨烯含量較高時(shí)，納米片層與其排除體積間的空間位阻更加明顯，使得石墨烯趨于在界面水平堆疊［15］。

同抽濾誘導(dǎo)自組裝類(lèi)似，揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝得到的聚合物/定向石墨烯復(fù)合膜通常也具有優(yōu)異的力學(xué)性能與電學(xué)性能，應(yīng)用前景廣闊。然而，由于石墨烯在溶劑揮發(fā)作用中受到的取向力較弱，有時(shí)定向效果并不明顯。進(jìn)一步的研究表明，在膜的成型過(guò)程中，熱壓作用能促進(jìn)石墨烯片層的定向排列，獲得結(jié)構(gòu)更規(guī)整的石墨烯復(fù)合膜［16］，因此可以用作揮發(fā)誘導(dǎo)石墨烯定向的輔助手段。

1.4外加場(chǎng)誘導(dǎo)自組裝

以上幾種石墨烯定向排列的方法，均存在制備時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)。而外加場(chǎng)誘導(dǎo)自組裝能夠利用電場(chǎng)或磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)石墨烯在聚合物基體中快速地定向排列。同時(shí)，這種方法既適用于二維膜材料的制備，也能用于合成三維塊狀材料。

目前，關(guān)于電場(chǎng)誘導(dǎo)納米粒子定向排列的研究主要集中在碳納米管上，而有關(guān)石墨烯的電場(chǎng)誘導(dǎo)較為少見(jiàn)。其基本原理如下：具有極高的電子遷移率和較大的長(zhǎng)徑比的納米粒子很容易在電場(chǎng)誘導(dǎo)下發(fā)生極化，形成誘導(dǎo)偶極，產(chǎn)生取向扭轉(zhuǎn)，進(jìn)而沿與電場(chǎng)平行的方向排列［17］。Pang Huan等［18］在制備聚苯乙烯/石墨烯復(fù)合薄膜時(shí)發(fā)現(xiàn)，在退火過(guò)程中外加電場(chǎng)，石墨烯會(huì)逐漸沿與電場(chǎng)平行的方向排列，如圖3所示。這使得石墨烯片層間的接觸面積增加，因而復(fù)合薄膜的體積電阻率下降。無(wú)論直流電場(chǎng)還是交流電場(chǎng)，均可實(shí)現(xiàn)石墨烯的定向排列，但是在直流電場(chǎng)下石墨烯容易發(fā)生電泳，導(dǎo)致其在電極附近聚集，因此經(jīng)常采用交流電誘導(dǎo)石墨烯的定向排列。Wu Shuying等［19］發(fā)現(xiàn)，在環(huán)氧樹(shù)脂固化過(guò)程中，石墨烯能在交流電場(chǎng)作用下定向排列，形成鏈狀的網(wǎng)絡(luò)納米結(jié)構(gòu)。在此過(guò)程中，石墨烯的取向扭轉(zhuǎn)與樹(shù)脂黏度、電場(chǎng)強(qiáng)度密切相關(guān)。

圖3　外加電場(chǎng)誘導(dǎo)自組裝實(shí)現(xiàn)石墨烯定向排列的原理示意圖

同電場(chǎng)誘導(dǎo)類(lèi)似，當(dāng)石墨烯表面負(fù)載磁性納米粒子時(shí)，這種復(fù)合納米粒子即具有了磁響應(yīng)性，可以在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，沿與磁場(chǎng)垂直的方向定向排列。目前的文獻(xiàn)研究主要是將Fe3O4負(fù)載到石墨烯表面賦予其磁響應(yīng)性，添加到聚合物中，在未固化時(shí)外加磁場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)石墨烯在聚合物基體中的定向排列。例如，Liu Chao等［20］將Fe3O4負(fù)載到石墨烯納米片表面，在磁場(chǎng)作用下制備出雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂/定向石墨烯復(fù)合材料，其摩擦性能明顯優(yōu)于純雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂。這主要?dú)w因于定向排列的石墨烯能夠與摩擦試驗(yàn)環(huán)充分接觸，最大程度地發(fā)揮自身的減摩抗磨性。Yan Haiyan等［21］用負(fù)載有Fe3O4的石墨烯改性環(huán)氧樹(shù)脂，考察了固化過(guò)程中磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)石墨烯納米片取向排列的影響。研究表明，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大于0.5 T時(shí)，石墨烯更趨向于平行排列在樹(shù)脂基體中。

電場(chǎng)誘導(dǎo)與磁場(chǎng)誘導(dǎo)方法均能有效實(shí)現(xiàn)石墨烯在聚合物中的定向排列，但是當(dāng)需要較高電場(chǎng)或磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)成本很高，不利于規(guī)模化生產(chǎn)。

1.5其它方法

以石墨烯或功能化石墨烯的液晶原液為原料，采用紡絲技術(shù)可以制備出石墨烯有序排列的新型纖維［22］。Xu Zhen等［23］利用液晶的預(yù)排列取向，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了石墨烯液晶的紡絲，并首次制得連續(xù)的石墨烯纖維。隨后，研究者用聚合物修飾石墨烯，構(gòu)筑具有規(guī)整層狀結(jié)構(gòu)的聚合物/石墨烯復(fù)合纖維。例如，Jiang Zaixing等［24］在GO片上接枝聚丙烯酸，凝膠紡絲得到一種強(qiáng)度很高的復(fù)合纖維，其中石墨烯片通過(guò)聚丙烯酸交聯(lián)并垂直排列在纖維中。Kou Liang等［25］用聚乙烯醇修飾rGO納米片，濕式紡絲制備出具有仿珍珠層結(jié)構(gòu)的復(fù)合纖維。通過(guò)紡絲技術(shù)合成的聚合物/石墨烯復(fù)合纖維，由于石墨烯含量較高且有序排列，通常具有非常優(yōu)異的力學(xué)性能，但石墨烯纖維的制備技術(shù)還不成熟，有很大的發(fā)展空間。

利用旋涂法也可以制備聚合物/定向石墨烯復(fù)合膜。當(dāng)石墨烯達(dá)到一定添加量時(shí)，由于排除體積效應(yīng)的影響，會(huì)使得石墨烯趨于水平排列在復(fù)合膜中［26］。例如，Li Yaya等［27］采用鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)石墨烯功能化，將其分散到水性聚氨酯中，在金屬表面旋涂得到石墨烯定向排列的防腐保護(hù)膜。采用旋涂法制備的石墨烯復(fù)合膜通常具有良好的防腐性或氣體阻隔性，尤其當(dāng)石墨烯定向排列時(shí)，材料的阻隔性能更佳，在涂層和封裝領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力。

2　石墨烯定向排列對(duì)聚合物復(fù)合材料性能的影響

2.1力學(xué)性能

石墨烯優(yōu)異的力學(xué)性能使其被廣泛用于高性能聚合物納米復(fù)合材料的制備。然而，實(shí)驗(yàn)制備的聚合物/石墨烯復(fù)合材料，其力學(xué)性能與理論預(yù)計(jì)尚有較大差距。這一方面歸因于石墨烯與基體間的界面作用較差，另一方面，石墨烯在聚合物基體中的排列形態(tài)會(huì)大大影響載荷的傳遞，進(jìn)而顯著影響材料力學(xué)性能的改善效果［28］。近年來(lái)，研究者在改性石墨烯以及調(diào)控石墨烯的排列形態(tài)方面做了大量工作。例如，Tang Li等［29］采用層層自組裝的方法使GO水平排列在可再生纖維素薄膜中，與純?cè)偕w維素膜相比，拉伸彈性模量與硬度分別提高了110.8%和262.5%，如此大的提升很大程度上歸因于石墨烯的定向排列。研究者對(duì)石墨烯定向排列影響其復(fù)合材料力學(xué)性能的原因進(jìn)行了探索［30-31］，總結(jié)起來(lái)主要有以下三點(diǎn)：（1）石墨烯定向排列時(shí)片層與基體間的界面作用最大化；（2）定向排列的石墨烯可以有效抑制聚合物鏈的滑移；（3）石墨烯定向排列后分散較均勻，可以減少團(tuán)聚。具有優(yōu)異力學(xué)性能的聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料，一方面能夠推動(dòng)結(jié)構(gòu)材料的輕質(zhì)化，另一方面也能提高膜材料的柔韌性，應(yīng)用前景十分廣闊。

2.2導(dǎo)電性

作為一種二維結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電納米填料，石墨烯在聚合物中的排列形態(tài)會(huì)影響導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建進(jìn)而影響材料的導(dǎo)電性能。當(dāng)石墨烯在基體中定向排列且添加量較高時(shí)，相比聚合物/非定向石墨烯復(fù)合材料，片層間的接觸機(jī)率增大，有利于形成連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，因此聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料的導(dǎo)電性能更出色［32］。更深入的研究表明，聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料在沿與石墨烯片層平行和垂直的兩個(gè)方向（分別稱(chēng)為水平方向與豎直方向）的電導(dǎo)率會(huì)表現(xiàn)出明顯差異。N. Yousefi等［15］研究了環(huán)氧樹(shù)脂/定向rGO復(fù)合材料在導(dǎo)電方面的各向異性，當(dāng)rGO質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1.0%時(shí)，復(fù)合材料在水平方向的電導(dǎo)率比豎直方向高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)。這是因?yàn)殡娮友厮椒较騻鬟f時(shí)石墨烯片層接觸較多，而豎直方向的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)被樹(shù)脂分隔，因而石墨烯的接觸面積較小，故電導(dǎo)率較低。

導(dǎo)電逾滲閾值也是表征材料導(dǎo)電性能的一大指標(biāo)［33］。相比聚合物/非定向石墨烯復(fù)合材料，石墨烯在基體中定向排列時(shí)復(fù)合材料的導(dǎo)電逾滲閾值會(huì)更高［34］，這與碳納米管的規(guī)律是一致的。其原因是：在石墨烯的添加量達(dá)到逾滲閾值前，由于石墨烯趨向于同一方向排列時(shí)，片層間的接觸非常少，因此需要更多的填料來(lái)構(gòu)建導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，故逾滲閾值較高。隨著科技的發(fā)展，導(dǎo)電性能優(yōu)異的聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料可以在傳導(dǎo)、電磁屏蔽、抗靜電涂層和電極等多種材料中得到廣泛使用。

2.3導(dǎo)熱性

高度有序的晶格排列及牢固結(jié)合的碳原子賦予了石墨烯極大的熱導(dǎo)率，將其填充到聚合物中可以顯著改善復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。與導(dǎo)電復(fù)合材料類(lèi)似，石墨烯在基體中的排列形態(tài)會(huì)極大地影響復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能［35］。例如，Li Qi等［11］研究了石墨烯非定向排列與定向排列時(shí)環(huán)氧樹(shù)脂導(dǎo)熱性能的差異。結(jié)果表明，環(huán)氧樹(shù)脂/定向石墨烯復(fù)合材料在水平方向的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)高于環(huán)氧樹(shù)脂/非定向石墨烯復(fù)合材料，這與導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建密切相關(guān)。Yan Haiyan等［36］研究發(fā)現(xiàn)，固化過(guò)程中的磁場(chǎng)作用能顯著改善環(huán)氧樹(shù)脂/Fe3O4修飾石墨烯復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。與環(huán)氧樹(shù)脂/非定向石墨烯復(fù)合材料相比，在外加磁場(chǎng)條件下制備的環(huán)氧樹(shù)脂/定向石墨烯復(fù)合材料的熱導(dǎo)率提高41%。環(huán)氧樹(shù)脂/定向石墨烯復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能也呈各向異性，其機(jī)理如下：水平方向的熱量主要通過(guò)石墨烯本身傳遞，而豎直方向要經(jīng)過(guò)較多的聚合物鏈以及石墨烯-基體界面，熱阻較大［37］。近年來(lái)電子工業(yè)發(fā)展迅速，具有優(yōu)異導(dǎo)熱性能的定向石墨烯聚合物復(fù)合材料可以廣泛應(yīng)用到集成電路封裝和電子散熱等領(lǐng)域。

2.4其它性能

石墨烯在聚合物基體中定向排列時(shí)，復(fù)合材料的氣體阻隔性能最佳。這是因?yàn)楫?dāng)石墨烯片層與氣體分子的擴(kuò)散路徑垂直時(shí)，能有效形成“納米墻”進(jìn)而最大程度地阻隔分子的擴(kuò)散與滲透［38］。例如，Huang Huadong等［39］研究了纖維素/定向GO納米復(fù)合膜的氣體阻隔性能。GO的體積分?jǐn)?shù)僅為1.64%時(shí)，相比純纖維素膜，復(fù)合膜在垂直方向上的氧氣滲透系數(shù)大約降低了1 000倍。這是因?yàn)槎ㄏ蚺帕械氖┠茏畲蟪潭鹊匮娱L(zhǎng)氣體分子的擴(kuò)散路徑。Yang Youhao等［40］用層層自組裝技術(shù)制備了分枝型聚乙烯亞胺/定向石墨烯復(fù)合薄膜，其氧氣阻隔性能相比傳統(tǒng)的聚合物/GO復(fù)合膜至少提高了5個(gè)數(shù)量級(jí)。

聚合物復(fù)合材料中石墨烯的排列形態(tài)也會(huì)顯著影響材料的介電性能。當(dāng)石墨烯定向排列時(shí)，平行分布的石墨烯片層與夾在其中的聚合物能構(gòu)成大量微電容儲(chǔ)存電荷，從而使復(fù)合材料的介電性能大幅提高［41］。N. Yousefi等［42］研究發(fā)現(xiàn)，利用溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝制備的環(huán)氧樹(shù)脂/定向rGO復(fù)合材料，其介電性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂/非定向rGO復(fù)合材料。當(dāng)rGO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)，1 kHz下的介電常數(shù)高達(dá)15 000 F/m，其電磁屏蔽效能可達(dá)到38 dB。

3　結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)于石墨烯在聚合物復(fù)合材料中定向排列的研究逐漸升溫，高性能的聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料層出不窮，且這些材料在能源、電子、生物等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。然而，目前的定向方法都存在一些不足，難以應(yīng)用到工程領(lǐng)域。同時(shí)關(guān)于石墨烯定向排列的研究也存在一些問(wèn)題：（1）部分定向方法的機(jī)理仍不明確；（2）對(duì)影響石墨烯定向排列的因素的研究不深入，缺乏系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；（3）復(fù)合材料的微觀有序度不完美［43］。未來(lái)，一方面要對(duì)目前的定向方法進(jìn)行深入研究，不斷改進(jìn)現(xiàn)有的方法，另一方面，要開(kāi)發(fā)適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的新的定向技術(shù)。

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高硬度TPE讓汽車(chē)密封件更耐熱

由于越來(lái)越多的客戶(hù)將THERMOLAST V應(yīng)用于汽車(chē)行業(yè)密封件的高標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用中，凱柏膠寶將大規(guī)模生產(chǎn)THERMOLAST V系列先進(jìn)化合物。

據(jù)了解，新產(chǎn)品系列具有卓越的耐熱性、改良的壓縮形變以及良好的聚酰胺包膠性能，在2016年3月9～10日德國(guó)工程師協(xié)會(huì)（VDI）舉辦的曼海姆“塑料在汽車(chē)工程中的應(yīng)用”國(guó)際大會(huì)上，凱柏膠寶將隆重推出這款材料。

由于熱塑性彈性體（TPE）暴露于引擎罩內(nèi)高溫條件下時(shí)必須具備卓越的力學(xué)穩(wěn)定性，因此在汽車(chē)行業(yè)中的應(yīng)用要求十分嚴(yán)格。凱柏膠寶專(zhuān)門(mén)針對(duì)這類(lèi)應(yīng)用開(kāi)發(fā)了具有較高邵氏A硬度（50～80）的化合物，并且目前已經(jīng)開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)這類(lèi)化合物。

凱柏膠寶歐洲、中東和非洲地區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理Martin Geissinger博士針對(duì)公司決策這樣解釋道，聚酰胺是非常重要和關(guān)鍵的一種建筑材料，因此他們對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品系列進(jìn)行擴(kuò)展和改進(jìn)，以便提供具有良好聚酰胺包膠性能和耐熱性的TPE。

THERMOLAST V化合物具有良好的力學(xué)穩(wěn)定性和出色的耐熱性。此外，采用特殊配方制成的TPE還具有出色的壓縮形變，特別適用于長(zhǎng)時(shí)間暴露在高溫下的應(yīng)用。使用雙組分注塑成型工藝時(shí)，這類(lèi)TPE還表現(xiàn)出卓越的聚丙烯和聚酰胺包膠性能。這些性能的結(jié)合讓THERMOLAST V在市場(chǎng)上脫穎而出，比如，它非常適用于電纜墊圈的密封件應(yīng)用。

在汽車(chē)行業(yè)中，眾多加工企業(yè)都依賴(lài)于這一硬質(zhì)組件以及高效的多組分加工方法?，F(xiàn)在，THERMOLAST V系列新產(chǎn)品可提供經(jīng)濟(jì)高效的組合應(yīng)用。通過(guò)采用理想的雙組分注塑成型工藝參數(shù)，THERMOLAST V和聚酰胺這兩種組分可獲得出色的包膠結(jié)果。

（雅式橡塑網(wǎng)）

宜家承諾到2020年塑料產(chǎn)品100%可再生

家具制造巨頭宜家公司承諾到2020年將使100%的塑料產(chǎn)品都采用可再生和再生材料，但聚氨酯泡沫產(chǎn)品將被排除在外。

在不久前于荷蘭萊頓市召開(kāi)的第10屆生物塑料會(huì)議上，宜家可持續(xù)性產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員、全球零售服務(wù)部Per Stoltz發(fā)表主題演講，說(shuō)道，到2020年，他們所用到的塑料將全部由可再生資源或回收料制成。

在再生材料方面，他補(bǔ)充說(shuō)，他們主要集中于二代原料，這類(lèi)材料有望能在再生系統(tǒng)中得到處置。

但是，在聚氨酯方面，盡管可以用可再生資源來(lái)生產(chǎn)多元醇，但到2020年仍無(wú)法具備通過(guò)完全可再生途徑來(lái)生產(chǎn)多元醇所需的基礎(chǔ)設(shè)施和能力。

宜家發(fā)言人Mike Creevy說(shuō)，目前，他們未將聚氨酯泡沫包含在到2020年100%啟用可再生或再生材料的承諾中。

宜家在最近發(fā)布的可持續(xù)發(fā)展報(bào)告中說(shuō)，宜家在2014財(cái)年開(kāi)始與兩家供應(yīng)商合作測(cè)試一套系統(tǒng)，將能減少床墊所用的石油基泡沫比例。

從2015財(cái)年開(kāi)始，宜家使用一種用15%大豆原材料制成的新型泡沫來(lái)制作其Malfors和Moshult品牌床墊。

報(bào)告稱(chēng)，由于大豆生產(chǎn)被認(rèn)為與環(huán)境和社會(huì)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，所以他們從北美采購(gòu)大豆油，其來(lái)源被隔離開(kāi)來(lái)，且可追溯其源頭，而且供應(yīng)商要符合他們的供應(yīng)商行為規(guī)范“IWAY”。

Stoltz在主題演講中還說(shuō)道，他們還在積極在他們所有的產(chǎn)品中使用可再生原材料，并對(duì)生產(chǎn)下腳料和原材料進(jìn)行再生用于制作泡沫。

Stoltz告訴與會(huì)代表，宜家力爭(zhēng)到2017年將把家居塑料產(chǎn)品中50%的不可再生材料變?yōu)樵偕牧稀?/p>

（工程塑料網(wǎng)）

歐洲制造商RPC Corby推出Euro擠壓瓶

波蘭一家蛋黃醬、黃芥末醬生產(chǎn)商WSP Spolem選擇了RPC Corby的Euro擠壓瓶。

采用這種擠壓瓶的特點(diǎn)是瓶子利用了多層聚丙烯（PP）/乙烯-乙烯醇塑料（EVOH）/PP的構(gòu)造，可以有效阻止氧氣進(jìn)入，延長(zhǎng)保質(zhì)期。

RPC Corby是歐洲領(lǐng)先的廣口瓶和擠壓瓶制造商之一，容量從125 mL到4 L不等。用于保質(zhì)期較長(zhǎng)的產(chǎn)品，例如番茄醬、果汁、湯、水果、蔬菜和嬰兒食品。

WSP Spolem總裁Michael Mius表示，Euro擠壓瓶的應(yīng)用范圍非常廣泛，十分具有吸引力，并能為他們進(jìn)一步發(fā)展品牌提供理想的解決方案。

（中塑在線）

Research Progress in Polymer/Aligned Graphene Composites

Lyu Qing， Yan Hongxia， Liu Chao
（School of Natural and Applied Science， Northwestern Polytechnical University， Xi’an 710129，China）

A series of approaches and their research progress of graphene’s directional alignments in polymer matrixs were reviewed，which include layer-by-layer self-assembly，filtration-induced self-assembly，evaporation-induced self-assembly，fieldinduced self-assembly，etc.. Then，the effects of graphene’s directional alignments on the properties of polymer composites were described，such as mechanical properties，conductive properties and thermal properties，etc.. Besides，the future development direction of polymer/aligned graphene composites was prospected.

graphene；polymer；directional alignment；progress

TB332

A

1001-3539（2016）02-0140-05

10.3969/j.issn.1001-3539.2016.02.028

*教育部博導(dǎo)基金項(xiàng)目（20136102110049），2015屆西北工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文重點(diǎn)扶持項(xiàng)目

聯(lián)系人：顏紅俠，教授，主要從事功能性高分子復(fù)合材料的研究

2015-11-12