硅烷偶聯(lián)劑和十二胺對(duì)氧化石墨烯的化學(xué)改性研究.pdf

1、石墨烯(Graphene)是單原子厚度的碳原子層,近年才被發(fā)現(xiàn)的二維碳原子晶體。由于石墨烯具有極高的載子遷移率,極高的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率等獨(dú)特性能,將其作為填料用以提高聚合物基體的性能已成為各國(guó)學(xué)者研究的熱點(diǎn),如何實(shí)現(xiàn)其在基體中的均勻分散是獲得性能優(yōu)異的復(fù)合材料的關(guān)鍵。與結(jié)構(gòu)較為完整的石墨烯相比,引入含氧官能團(tuán)后的氧化石墨烯具有較強(qiáng)的親水性,能夠在水中穩(wěn)定地分散形成氧化石墨烯懸浮液。但其較弱的親油性也限制了氧化石墨烯在聚合物基復(fù)合材料中的應(yīng)

2、用,通過對(duì)氧化石墨烯的表面改性,提高其在有機(jī)溶劑中的分散性可以有效地解決這一問題。
　　 本文首先采用改進(jìn)的Hummers法制備氧化石墨,在超聲剝離獲得氧化石墨烯的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行化學(xué)改性,詳細(xì)研究改性工藝對(duì)其在N-N二甲基甲酰胺(DMF)、甲苯中的分散性的影響;然后將改性的氧化石墨烯和環(huán)氧樹脂復(fù)合得到環(huán)氧樹脂/氧化石墨烯復(fù)合材料,并對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。
　　 (1)采用改進(jìn)的Hummers法獲得了氧化程度較高的氧化石墨,并

3、通過超聲剝離得到了能在水中均勻且穩(wěn)定分散的氧化石墨烯,所得氧化石墨烯在DMF中能穩(wěn)定分散很短時(shí)間,而在甲苯中則完全不能分散。
　　 (2)通過回流法和微波法制各硅烷偶聯(lián)劑KH-550改性的氧化石墨烯。改性產(chǎn)物可以分散于有機(jī)溶劑DMF中,考察了反應(yīng)條件對(duì)改性效果的影響,發(fā)現(xiàn)在回流法90℃,24h和微波法90℃,6h的條件下,產(chǎn)物在DMF中能穩(wěn)定分散的時(shí)間較長(zhǎng);改性過程中KH-550中的氨基能與氧化石墨烯表面的羧基發(fā)生反應(yīng)生成酰胺鍵

4、;回流法和微波法在改性效果上相差不大,但是微波法能顯著縮短反應(yīng)時(shí)間,提高效率。
　　 (3)通過溶劑熱法和微波法,分別制備了十二胺改性的氧化石墨烯,改性產(chǎn)物能分散在有機(jī)溶劑甲苯中,考察了不同反應(yīng)條件對(duì)改性效果的影響,發(fā)現(xiàn)溶劑熱法120℃,3h和微波法120℃,1.5h的條件下得到的改性產(chǎn)物在甲苯中穩(wěn)定分散的時(shí)間較長(zhǎng),分析其原因主要是反應(yīng)條件對(duì)氧化石墨烯的片層大小和堆積程度有影響。
　　 (4)將溶劑熱法得到的十二胺改性的