成果簡介
自增強聚合物複合材料 (SrPC) 具有許多優點，例如重量輕、易於回收、改善粘合和成本低。然而，SrPC機械效能的提高通常受到複合結構和狹窄的加工溫度的限制。石墨烯與自增強機制的結合是實現聚合物複合材料力學效能顯著改善的潛在方法。有必要研究調節石墨烯取向的自增強機制，以減少石墨烯的用量，提高力學效能。本文，北京化工大學JianWang等研究人員在《Carbon》期刊發表名為“Self-reinforced composites based on polypropylene fiber and graphene nano-platelets/polypropylene film”的論文，研究介紹了透過薄膜堆疊將聚丙烯 (PP) 纖維和石墨烯奈米片 (GnPs)/PP 複合薄膜結合在一起的 SrPC。
單向排列的PP纖維形成狹窄的通道，在浸漬過程中促進GnP的取向。與純PP 相比，製備的GnPs/PP SrPCs被表徵。在僅0.019 wt%的極低GnPs含量下，PP的拉伸強度和模量分別提高了152%和186%，PP SrPCs的介面粘合力提高了 280%。成功地進行了數值模擬以評估膜堆疊過程中的處理溫度和石墨烯取向的機制。證明了GnP透過流場在單向纖維區域上高度定向。這種新技術方法有可能用於具有優異機械效能的經濟石墨烯/聚合物奈米複合材料的工業製造。
圖文導讀
圖1。GnPs/PP SrPCs的製備工藝流程圖和材料的微觀形貌
圖2。具有不同GnPs含量的GnPs/PP SrPCs的SEM影象
圖3。PP 薄膜、0.05 wt% GnPs/PP 薄膜、PP SrPCs、0.019 wt% GnPs/PP SrPCs 和 PP 纖維的最佳拉伸強度和模量的比較。
圖4。GnPs 在浸漬階段隨時間的取向 (a)，GnPs 在 SrPCs 中的分佈和取向的放大檢視 (b)，以及GnPs取向的統計結果 (c)。
文獻：
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.12.098
