高內相乳液模板法制備石墨烯-聚合物復合多孔材料.pdf

1、高內相乳液(HIPE)模板法制備多孔材料(polyHIPE)由于其制備工藝簡單、形態(tài)可精確控制、應用范圍廣而成為研究熱點，但其力學性能受到高孔隙率和孔間連通性的限制。石墨烯作為具有獨特結構和出色的力學、熱學、電學等性能的納米材料，可被用于對多種聚合物材料進行改性和增強。本論文設計了不同的方法，制備一系列具有石墨烯/聚合物復合結構的polyHIPE，對其產物結構與性能進行了系統(tǒng)研究;除此以外，應用微流變分析手段，對不同條件下不同HIPE體

2、系中的聚合反應過程做了一定探索研究。本文主要內容如下:
　　1.實現了還原石墨烯/聚合物復合多孔材料的“一鍋法”合成:制得內相分數為90 wt％的W/O型HIPE，HIPE的水相（內相）由GO與化學計量的水溶性還原劑如乙二胺(EDA)等組成，油相（外相）由引發(fā)劑、乳化劑、可聚合的乙烯基單體組成。乳液可通過外相中單體的自由基聚合固化形成多孔泡沫。同時，在內相中還原劑與GO反應，原位生成疏水性的還原改性石墨烯(EmGO)，形成具有復合

3、結構的孔壁。制備得到的復合多孔材料具有連通的孔結構，系統(tǒng)研究了EmGO濃度對泡孔特征幾何尺寸的影響。復合孔壁的形成使得材料的機械、介電、熱穩(wěn)定等性能都得到不同程度的提高。在此基礎上，進一步引入Fe3O4粒子制備EmGO/Fe3O4協(xié)同改性polyHIPE。此外，對GO的不同還原劑對HIPE的穩(wěn)定性的影響也進行了研究。
　　2.實現了氧化石墨烯/聚合物復合多孔材料的“兩步法”合成:首先通過靜電吸附制備了陽離子乳化劑溴化十六烷基三甲銨

4、(CTAB)改性GO(CmGO)，其次再將CmGO引入HIPE制備多孔復合材料。所制備的polyHIPE具有特征的連通大孔結構。CmGO對polyHIPE的多孔形貌無明顯影響。復合后材料的壓縮模量比之純聚合物大大提高，且隨CmGO濃度的提高而增加。在此基礎上，進一步引入聚乳酸纖維，制備其與CmGO協(xié)同改性的polyHIPE。
　　3.證明了微流變法是一種有效的適用于HIPE聚合過程的監(jiān)測手段。通過微觀粒子均方位移(MSD)曲線，可