尼龙66(PA66)作为一种用途广泛的半结晶工程塑料,是作为高分子导热材料的良好树脂基体之一,广泛应用于电子电气、LED、换热设备、工程构件、航空航天等领域,但是随着工程技术的不断发展,对尼龙材料的导热性能,以及导电性能、热稳定性、力学性能等提出了更严格的要求,因此改性导热尼龙材料的发展日益得到重视。常用的提高导热的改性方法包括添加一种或多种导热填料进而提高其导热系数,以及增强导电、力学性能等。石墨烯是一种二维平面碳原子纳米材料,其特殊的分子结构,赋予了其超高的理论热导率、优异的力学性能,极高的电子迁移率,在导热材料、传感器、新能源电池、航空航天等领域引起了科技工作者的高度重视,已逐渐成为新型纳米导热填料。但是石墨烯与其他纳米材料类似,本身的纳米尺度效应会导致其作为填料添加到高分子基体材料中出现分散性差、容易团聚的问题。以获得高导热尼龙66材料为目的,本课题针对石墨烯填料进行改性,既将石墨烯片层搭接在一起,完善了导热通路,又在其表面负载K+,通过K+破坏PA66结晶的功能改善了石墨烯填料的分散性。主要研究工作分为以下两部分:(1)改性石墨烯填料的制备。首先将石墨剥离成氧化石墨烯片层作为PA66的导热填料,同时将氧化石墨烯片层搭接起来,完善导热通路,并在其表面负载能够破坏PA66结晶的K+,提高石墨烯填料在PA66中的分散性,从而充分发挥导热效果。具体内容如下:采用Hummers法将层状石墨剥离成氧化石墨烯片层,使用对苯二胺将氧化石墨烯片层交联成大片层的氧化石墨烯填料;然后利用苯环间的共轭效应,将萘乙酸钾吸附在氧化石墨烯表面。通过FTIR、Raman、SEM、TGA、XRD等手段对改性石墨烯的微观结构进行表征,结果表明对苯二胺成功将氧化石墨烯片层交联成相互搭接的大片层结构,并且扩大了氧化石墨烯的片层间距,且萘乙酸钾成功吸附在氧化石墨烯片层表面及层间,最终确定了改性石墨烯填料的制备工艺。(2)石墨烯填料改性的导热尼龙材料的制备及其性能研究。采用熔融共混法制备了不同添加量的几种不同改性阶段的石墨烯/PA66导热材料,通过DSC测定了以上材料的结晶曲线,结果表明,氧化石墨烯在复合材料中起到成核剂的作用,使得PA66更加容易发生异相成核,并且使复合材料的结晶速率变得更慢,结晶度下降,并且其吸附萘乙酸钾后,所负载的K+能够与PA66酰胺基团中的羰基氧原子发生络合反应,破坏PA66分子间的氢键,使PA66的结晶度进一步下降,达到调控尼龙结晶的目的。除此之外,通过一系列测试手段测定了复合材料的导热、导电、力学、热稳定等性能,结果表明,当填料添加量达到20wt%时,复合材料的热导率较纯尼龙提高了 119%。导电性能也有一定的提高。证明了通过改性石墨烯调控尼龙结晶后,提高了填料在PA66中的分散性,从而达到提升材料性能的目的。