基于石墨烯的聚苯乙烯復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、在本論文中，我們首先采用了本實(shí)驗(yàn)室已熟練掌握的Hummers法制備了氧化石墨烯，然后對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行高溫?zé)徇€原制備了高溫?zé)徇€原石墨烯，并通過(guò)各種微觀表征手段研究了氧化石墨烯和高溫?zé)徇€原石墨烯。然后采用溶液共混-絮凝-模壓法，在前人研究的基礎(chǔ)上實(shí)驗(yàn)室自制了溶劑剝離石墨烯、功能化石墨烯和高溫?zé)徇€原石墨烯為填料，分別制備了聚苯乙烯/溶劑剝離石墨烯復(fù)合材料和聚苯乙烯/功能化石墨烯復(fù)合材料以及其它填料的復(fù)合材料，并對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)形貌、力學(xué)性能和

2、熱學(xué)性能等做了詳細(xì)研究。
　　為了成本較低、簡(jiǎn)單易行地制備出高性能的聚合物基復(fù)合材料中，我們采用一種在溶劑中直接剝離天然鱗片石墨的方法制備溶劑剝離石墨烯(SEG)。我們采用這種方法制備聚苯乙烯復(fù)合材料。這種方法是在不用任何表面活性劑的情況下在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中超聲剝離石墨制備石墨烯。這樣制備的SEG的NMP懸浮液可以很方便地用來(lái)制備復(fù)合材料，然后通過(guò)絮凝得到復(fù)合材料，再利用超臨界二氧化碳干燥，以便后續(xù)的成型加工。據(jù)我們所

3、知，利用超臨界二氧化碳來(lái)去除復(fù)合材料中的殘余溶劑有很大的優(yōu)勢(shì)。所制備的聚苯乙烯/SEG復(fù)合材料通過(guò)拉伸測(cè)試、動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試(DMA)和熱失重分析(TGA)來(lái)研究其機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性。拉伸測(cè)試表明加入1.0wt.％的SEG就可以使得復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和模量分別提高57％和6.6倍。TGA測(cè)試也顯示加入1.0wt.％的SEG使得復(fù)合材料的降解溫度提高了20℃。此外，DMA結(jié)果顯示相對(duì)于純的PS，復(fù)合材料的Tg有所提高，并且模量也提高。

4、　　這種將鱗片石墨在活性單體苯乙烯中剝離制備了功能化石墨烯的方法前人已有所報(bào)道。在此基礎(chǔ)上，我們先用溶液共混的方法制備出復(fù)合材料的混合液，然后利用反溶劑使得復(fù)合材料絮凝制備出聚苯乙烯/功能化石墨烯復(fù)合材料，干燥后模壓成型以便研究復(fù)合材料的性能。添加少量的功能化石墨烯就能顯著提高聚苯乙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。值得注意的是當(dāng)加入0.1wt.％的功能化石墨烯時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和模量分別提高了106％和57.5％。此外，功能化石墨烯的加入也提高