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石墨烯含量与性能的关联探讨

更新时间: 2024-08-29 09:32:02  查看次数: 117    
石墨烯 / PLA 复合线材有个情况,就是它的断裂伸长率会随着石墨烯含量的增加而降低,从一开始的 11.8% 一路降到了 3.8% 呢。这是为啥呢?有两个方面的原因。一方面,在制作复合线材的过程中,经过熔融挤出这么个环节,石墨烯的片层会有个特定的方向,定向排列变得更厉害啦。这样一来,石墨烯就能比较均匀地分布在 PLA 基体当中,所以它们之间就会产生很强的相互作用的力量。
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另一方面,石墨烯的片层本身强度很高。随着石墨烯数量增多,它那个碳网络结构的骨架和 PLA 基体的交联作用会逐渐增强。当受到外力的时候,力量就可以通过这个碳网络结构的骨架来传递,所以拉伸强度就会提高。但是呢,如果石墨烯太多了,因为石墨烯和 PLA 的交联作用已经达到饱和状态了,过多的石墨烯反而会因为聚在一起破坏了基体的结构,这样就使得石墨烯 / PLA 复合线材的拉伸强度下降了。
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至于石墨烯 / PLA 复合线材的断裂伸长率下降,是因为石墨烯限制了 PLA 分子链的移动。随着石墨烯添加得越来越多,就会逐渐破坏 PLA 基体分子链之间的连接。另外,在结晶的过程中,晶粒长得不怎么规则。当受到外力作用的时候,力量分布就不均匀,很容易出现位错和晶间滑移的情况,所以断裂伸长率就降低了。对比一下线材的指标,当石墨烯含量在 0 到 7% 这个范围的时候,石墨烯 / PLA 复合线材的拉伸强度和断裂伸长率能够达到要求。但是含量是 8% 和 9% 的时候就需要进一步改进啦。还有个 ACR,它是一种核壳结构的加工助剂哦。它的 “核” 是弹性体聚丙烯酸酯,化学式是 [CH=CHCOOCH3] n。