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石墨烯和塑料如何復合？石墨烯高導熱塑料如何制備？

高導熱塑料因其良好的加工性能、低廉的價格以及優異的導熱性能而在變壓器電感、電子元器件散熱、特種電纜、電子封裝、導熱灌封等領域大放異彩。以石墨烯為填料的高導熱塑料能夠滿足熱管理、電子工業中高密度、高集成度組裝發展的要求。

隨著工業生產和科學技術的發展，人們對導熱材料也提出了更高的要求。具有優良導熱性能的陶瓷、金屬等材料，由于其電絕緣性和加工性能較差、成本高，已經難以適應現代技術發展的需求。因此，開發新型導熱復合材料已經成為當前研究的熱點。

石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新型碳納米材料，厚度僅為0.35 nm。由于其具有大的比表面積、良好的熱穩定性和化學穩定性、較強的疏水性、易于進行化學修飾等優點，有望在高性能電子器件、復合材料、場發射材料、氣體傳感器及能量存儲等領域獲得廣泛應用。而且它是由sp2雜化碳原子緊密排列形成，具有獨特的二維周期蜂窩狀點陣結構，其結構單元中所存在的穩定碳六元環賦予其優異的熱性能，被認為是優秀的熱控材料。

以石墨烯為填料的高導熱塑料能夠滿足熱管理、電子工業中高密度、高集成度組裝發展的要求。例如純聚酰胺6(PA6)的熱導率為0.338 W/(m?K)，當填充50%的氧化鋁時，復合材料的熱導率為純PA6的1.57倍；當添加25%的改性氧化鋅時，復合材料的熱導率比純PA6提高了3倍；而當添加20%的石墨烯納米片時，復合材料的熱導率達到4.11 W/(m?K)，比純PA6提高了15倍以上，這展示了石墨烯在熱管理領域的巨大應用潛力。

石墨烯/聚合物復合材料導熱性能的優劣與其制備過程中的加工條件是分不開的。不同的制備方法導致填料在基體中的分散性、界面作用和空間結構均有所不同，而這些因素則決定了復合材料的剛度、強度、韌性和延展性等。就目前研究所知，對于石墨烯/聚合物復合材料，可以通過對剪切力、溫度和極性溶劑的控制來控制石墨烯的分散程度以及石墨烯片層的剝離程度。

傳統石墨烯/聚合物復合材料的制備方法包括溶液混合法和熔融共混法，而在化學改性方面應用較多的還有原位聚合法、乳液混合法、層層自組裝技術(LbL)等。

研究發現，與熔融共混法相比，溶液混合法能將石墨烯更好地分散在聚合物基體中。這種方法因其分散效果好、制備速度快以及能夠很好地控制各成分的狀態而得到了廣泛的應用；但該方法需要使用有機溶劑，會對環境造成不良影響。

熔融共混法是制備石墨烯/聚合物復合材料比較實用的方法，其工藝較為簡單，可實現復合材料的大規模低成本制備，但是較高的溫度和局部壓力會影響復合材料各成分的穩定性。

原位聚合法是將石墨烯與聚合物單體混合，然后加入催化劑引發反應，最后制得復合材料。通過將石墨烯材料分散于二甲基乙酰胺(DMAC)中進行功能化處理，使其能夠更好地分散于有機溶劑，再通過原位聚合法合成石墨烯/聚酰亞胺納米復合材料。

通過檢測發現，這種方法沒有破壞復合材料的熱穩定性，并且當石墨烯材料體積分數為10%時，復合材料的彈性模量提高了86.4%。不過原位聚合法的反應條件難以確定，加入導熱添加劑后會對聚合物產生不確定影響。

乳液混合法則利用了經表面改性的石墨烯在水中的良好分散性，將其分散液與聚合物乳液混合，然后通過還原制備石墨烯/聚合物復合材料。

石墨烯/聚合物復合材料的制備方法包括溶液混合法和熔融共混法，還有化學改性方面應用較多的還有原位聚合法、乳液混合法、層層自組裝技術，那么需要什么樣的設備？可以采用上海依肯機械設備有限公司——特制研磨分散設備

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