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水性聚氨酯(WPU)作为一种绿色有机聚合物材料,能减少挥发性有机化合物(VOC)的释放。WPU在无毒性,不燃性和有机溶剂含量等方面优于对应的溶剂型。随着科技的进步和生产、生活对聚氨酯材料需求的提高,进一步拓展聚氨酯材料的性能和应用一直是该领域的研究热点。本文将石墨烯复合物引入到水性聚氨酯中,期望在不影响聚氨酯的力学性能的前提下,赋予聚氨酯材料防电磁辐射的性能。首先分别采用溶剂热法和原位还原法合成了石墨烯/氧化铅复合物和石墨烯/镍复合物,通过FT-IR、XRD、TGA、SEM、TEM对产物的组成成分、微观结构、热稳定性等进行表征和分析。表征结果表明成功合成了石墨烯/氧化铅复合物和石墨烯/镍复合物。然后,分别以石墨烯/氧化铅复合物和石墨烯/镍复合物为改性剂,对聚氨酯进行改性,合成了两种改性的聚氨酯乳液,并采用延流法制备聚氨酯薄膜。探究了不同百分比含量的石墨烯复合物对水性聚氨酯复合材料乳液的粒径、稳定性、固含量的影响,以及对聚氨酯复合膜的水接触角、力学性能(断裂伸长率、杨氏模量、拉伸强度)等性能的影响。最后对优选的样品进行了防电磁辐射性能测试。研究结果表明:两种石墨烯复合物改性的水性聚氨酯乳液稳定性都较好,固含量相对稳定,聚氨酯乳液粒径随着复合物添加量不断增加呈现不断增大的趋势。当石墨烯/氧化铅复合物添加量为0.4%时,水性聚氨酯的力学性能相对较好,聚氨酯薄膜的拉伸强度达到最大值29.56 MPa,杨氏模量达到5.92 MPa,抵抗形变能力较好。选取总体性能较好的石墨烯/氧化铅复合物添加量为0.8%的改性聚氨酯薄膜进行防电磁辐射性能测试,在频率范围为0.1-3 GHz。测试结果显示复合物改性聚氨酯薄膜有一定的屏蔽效能,其中在频率0.1-100 MHz区间,电磁屏蔽效能值大于10 dB。在频率为0.1 MHz时,电磁屏蔽效能值达到最大为59.727 dB。聚氨酯薄膜的屏蔽效能在低频段有较明显的效果,在高频段的屏蔽效能偏低。当石墨烯/镍复合物添加量为0.4%时,薄膜的拉伸强度和杨氏模量都达到最大值,分别为26.13 MPa和5.20MPa。随着复合物添加量不断增加,水接触角逐渐减少,亲水性越来越好。根据性能测试的结果,选取总体性能较好的石墨烯/镍复合物添加量为1.0%的改性聚氨酯膜进行防电磁辐射性能测试。在频率10-3000 MHz的范围进行测试,结果显示复合物改性的聚氨酯薄膜在10-100 MHz范围内电磁屏蔽效能较好。当频率为10 MHz时,电磁屏蔽效能可达18.7 dB,频率大于300 MHz之后电磁屏蔽效能小于7.3 dB。本研究开发的石墨烯复合物改性水性聚氨酯在保证聚氨酯的力学性能的前提下,赋予了该材料防电磁屏蔽的性能,为防电磁屏蔽材料拓展了新的品种。