石墨烯与Tamol NN对HDPE纳米复合材料热机械性能协同效应的研究

《Journal of Applied Polymer Science》：Investigation of the Synergistic Effect of Graphene and Tamol NN on the Thermomechanical Behavior of HDPE Nanocomposites

本研究探讨了添加石墨烯（0.5-2.5wt%）和分散剂Tamol NN的高密度聚乙烯（HDPE）纳米复合材料的力学与热性能。通过熔融共混和压缩成型制备材料，发现2.0wt%石墨烯时弹性模量提升97.27%，抗拉强度提升50.77%，热稳定性和结晶度分别提高，表明该材料适用于高热机械稳定性要求的工程应用。

　　

摘要

本研究探讨了以石墨烯作为纳米填料、以Tamol NN作为分散剂的高密度聚乙烯（HDPE）纳米复合材料的热机械性能。这些纳米复合材料是通过熔融复合方法制备的，随后通过压缩成型工艺制成片材。研究旨在了解不同石墨烯添加量（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%（质量分数）对HDPE基体力学和热性能的影响。通过拉伸试验分析了样品的力学特性，结果发现添加石墨烯显著提高了纳米复合材料的弹性模量（EM）和极限抗拉强度（UTS）：在添加2.0%石墨烯（BT4）的情况下，弹性模量和极限抗拉强度分别提高了97.27%和50.77%，相比纯HDPE有显著改善。热重分析（TGA）显示，这些纳米复合材料具有更好的热稳定性，其降解起始温度更高（BT4为357.46°C），且炭化残渣量也比纯HDPE更多。差示扫描量热法（DSC）的结果表明，石墨烯含量的增加使材料的结晶度提高了14.68%（BT4相对于纯HDPE）。这些结果表明，含有石墨烯和Tamol NN分散剂的HDPE纳米复合材料在热机械稳定性要求较高的先进工程应用中，能够提升其热性能和力学性能。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。