●石墨烯具有優異的導電性能, 且長徑比較大.
●石墨烯添加到塑料中後, 能使塑料的熱導率提高10倍以上.
●石墨烯的機械強度是鋼的100倍, 可極大提高塑料的機械性能.
●石墨烯表面改性後可附加不同的基團, 做出智能材料.
CPRJ&SPE新材料高峰會的腳步越來越近, 籌備工作已進入緊鑼密鼓的準備階段. 這是一場匯聚國內外添加劑與改性塑料行業精英的年度盛會, 許多行業大咖已確認參加論壇.
國家 '千人計劃' 海外特聘專家, 濟寧利特納米技術有限責任公司董事長侯士峰博士屆時將帶來《石墨烯在高分子複合材料及汽車領域的應用前瞻》的主題報告. 會前, CPRJ特約專訪侯士峰博士, 侯博士就石墨烯為塑料行業帶來的發展契機以及當前產業化研究方向分享了見解, 讓我們先來一睹為快.
侯士峰表示, 石墨烯本身具有優異的熱, 電, 機械性能, 添加到塑料中能全面提高塑料的性能, 並賦予塑料新的功能.
'塑料行業可以充分利用石墨烯的功能特點, 開發出特殊性能的功能塑料, 擴大塑料的應用利用, 使傳統的五大通用樹脂與五大工程塑料的性能進一步提升, 達到通用塑料工程化, 工程塑料高性能化的目標, 並且使塑料的附加值進一步提高, 給塑料行業帶來新的利潤增長點, 推動傳統塑料產業轉型升級, 促進新舊動能轉換. ' 侯士峰說.
對於石墨烯的產業化及研究方向, 侯士峰認為主要在防靜電功能塑料, 導熱功能塑料, 高強度塑料, 高氣體阻隔塑料, 高離子選擇透過塑料膜五個方面, 石墨烯將大展身手.
防靜電功能塑料
塑料本身是絕緣材料, 表面電阻高達1013Ω以上, 限制了其在防靜電, 導電等領域的大規模應用. 石墨烯具有優異的導電性能, 且長徑比較大, 填充到塑料基體中, 可得到高電導率低逾滲濃度的塑料. 目前山東魯泰控股集團的導電PVC母料的表面電阻能從101~ 1010Ω的範圍內調節, 就是利用了石墨烯的電導率高的性能, 在提高電性能的同時, 機械性能, 熱穩定性也極大的提高.
導熱功能塑料
塑料的熱導率很低, 因此限制了其在導熱領域的廣泛應用. 石墨烯-塑料之間的界面耦合作用及石墨烯本身的熱導率決定了石墨烯改性塑料的導熱性能. 石墨烯添加到塑料中後, 能使塑料的熱導率由0.1~ 0.5W/m·K, 達到5~ 10W/m·K, 提高10倍以上, 使塑料可應用於LED燈的散熱件, 汽車散熱件, 電子電器散熱殼體等領域, 取代部分的金屬鋁等常用散熱材料, 推進器件的輕量化, 擴展塑料的應用領域.
高強度塑料
石墨烯的機械強度是鋼的100倍, 可極大提高塑料的機械性能. 普通的泡沫塑料EPS機械強度較低, 限制了其部分應用領域. 石墨烯作為添加劑添加到EPS中, 其機械強度提高2倍以上, 目前已經有石墨烯在發泡塑料領域的應用, 並且應用於包裝, 軍工等領域. 也有利用石墨烯的高強度特性, 開發新型的石墨烯汽車, 使用石墨烯複合塑料做為汽車的骨架及結構件, 大幅降低汽車的重量, 節省能源.
高氣體阻隔塑料
石墨烯是二維片層結構材料, 具有超大的比表面積, 並且對氣體分子具有優異的阻隔性, 添加到塑料中以後, 形成的網路結構給氣體擴散提供了彎曲的通道, 延長了氣體擴散路徑, 可大幅度提高塑料的氣體阻隔性. 在塑料密封領域, 添加石墨烯可開發出耐一定壓力的塑料密封圈, 密封件.
離子選擇透過塑料膜
石墨烯表面改性後可附加不同的基團, 通過特定基團的選擇與排列, 做出智能材料. 如: 可透過水但不可透過油的膜, 可實現油水分離, 應用於油汙處理等領域. 可透過水但不可透過金屬離子的膜, 應用於工業汙水處理, 海水淡化, 鹽化工等領域.