纳米石墨微片材料对复合材料热性能影响研究(3)

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球磨法：Dong在通过试验，秤取0.5g膨胀石墨，利用高速混合机粉碎，放入球磨罐，向球磨罐中加入100mL蒸馏水，然后在450r/min的转速下球磨24h。在球磨操作完成后，将球磨得到的样品在50℃温度下真空烘干得到纳米石墨微片。由于超声法制备纳米石墨微片需要大量的化学试剂，产生大量化学废料不可避免，而采用球磨法制备纳米石墨微片就避免产生化学废料，降低工业生产对环境的污染，同时也使工业化生产大量的纳米石墨微片成为了可能[4]。球磨法的缺点是，膨胀石墨结构疏松、质地柔软、自黏性强,容易在机械粉碎过程中产生二次粘接。

利用膨胀石墨经超声法或球磨法工艺，可以制备出片层厚度在10nm左右的纳米石墨微片，对比两种制备方式，超声法制备得到的纳米石墨微片表尺寸较大，而球磨法制备得到的纳米石墨微片表面尺寸较小。

1.1.4 纳米石墨微片的改性方法

纳米石墨微片可以看作许多单层石墨烯堆垛而成，它也具有良好的电学、力学和热学性能，但同时也具有较差的分散性，非常容易发生团聚，所以，要想发挥纳米石墨微片在聚合物中的性能，就必须尽可能改善它在聚合物中的分散性和与聚合物的相容性，这就是纳米石墨微片的改性[5]。

在聚合物中分散纳米石墨微片的分布主要有物理法和化学法两种途径。物理法比较简单，采用的是机械共混或者添加表面活性剂来实现纳米石墨微片在聚合物中的分散，如强剪切、强机械搅拌、添加表面阴阳离子等。化学法就是采用化学方法对纳米石墨微片表面进行修饰，带上与高分子基体相似的化学基团，从而达到在基体中的分散性[6]。

如果直接采用在聚合物基体中对膨胀石墨进行分散的方法,不仅操作过程控制难度大，而且达不到我们所需要的均匀分散效果。但如果先利用超声波将膨胀石墨粉碎得到纳米石墨微片，然后独立作为导电填料,通常情况下可以将其与聚合物简单复合就能很容易地制备出纳米石墨/聚合物复合材料来。纳米石墨微片的形状比非常大,容易相互搭接形成聚合物基体中的导电网络,非常适合制备各向异性材料。采用纳米石墨微片来取代普通的石墨粉作为高分子导电填料具备导电渗滤阈值低、填充量少、复合材料密度小和力学性能受填充影响小等优点，这是很多普通石墨粉所不具备的,而且在聚合物基体中纳米石墨微片的分散比较简单，通过一般的塑料改性技术和塑料加工工艺就可以构成石墨微片/聚合物复合导电体系,操作容易，加工成本低。对聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚甲醛(POM)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等工程塑料以及橡胶和涂料而言，都可以通过添加纳米石墨微片达到良好的改性效果。因此纳米石墨微片在导电塑料、抗静电塑料、电极板、电磁屏蔽材料、导电橡胶和高级导电油墨领域有着广阔的发展前景。同时纳米石墨微片还有着良好的导热性、润滑性和耐酸碱盐腐蚀、高力学强度、耐高温等等一系列优点,在导热材料、润滑材料、等很多其它高性能复合材料领域都有巨大的发展潜在。

1.2 复合材料的制备方法

目前，制备纳米复合材料的方法越来越多，不管是哪种方法，主要出发点都是要在制备过程之中对复合体系里的纳米单元自身的几何参数、空间分布参数和体积分数等进行有效的控制，特别是通过对反应动力学因素、空间限制条件和热力学因素等制备条件的控制，来确保体系中的某一组分最少有一维尺寸在纳米尺度范围内，简单理解就是先是虑控制纳米单元的初级结构，再控制次级结构。主要制备方法有以下几种，在此简单进行列举。