石墨烯改性及其在聚合物復(fù)合材料中的應(yīng)用.pdf

1、石墨烯材料由于具有優(yōu)良的電子傳輸能力、巨大的比表面積以及常溫下的霍爾效應(yīng)等優(yōu)良特性,受到了很多科學(xué)工作者的關(guān)注。在復(fù)合材料領(lǐng)域,作為一種性能優(yōu)異的功能性材料,石墨烯及其衍生物被廣泛應(yīng)用于各種聚合物的復(fù)合。
　　 本文采用Hummers法制備氧化石墨烯(GO),考察了氧化石墨烯在水中的分散情況,結(jié)果表明,Hummers法制備得到的氧化石墨烯可以穩(wěn)定地分散在水體系中。同時(shí)利用端氨基聚醚D2000、PEG800和異氰酸苯酯對(duì)其改性,考

2、察了不同改性劑對(duì)氧化石墨烯的改性效果。結(jié)果顯示,端氨基聚醚D2000改性的GO在DMF溶液中分散性很差,異氰酸苯酯及PEG800改性的GO可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的分散于DMF溶液中。
　　 由于本文涉及到的聚脲復(fù)合材料是在DMF溶液中制備得到的,因此需要考慮添加物在DMF溶液中的分散性。最終確定采用異氰酸苯酯及PEG800改性的GO(GO-PEG800,isocyanate-GO)作為添加物,通過(guò)原位聚合制備得到聚脲/氧化石墨烯復(fù)合材料

3、。異氰酸苯酯改性GO體系中,采用掃描電子顯微鏡、TEM等考察復(fù)合材料的微觀形貌,發(fā)現(xiàn)改性的氧化石墨烯片層能夠較均勻的分散在聚脲基體中。均勻分散的片層在較低含量下(＜1wt％)可以有效的提高復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及力學(xué)性能。在1wt%含量下,復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度提高了37%,斷裂伸長(zhǎng)率提升了14%。PEG800改性GO體系中,用掃描電子顯微鏡、TEM等考察了復(fù)合材料的微觀形貌,發(fā)現(xiàn)改性后氧化石墨烯以蜷曲狀分散在聚脲基體中。隨著改性GO含量

4、的增加,聚脲基體的玻璃化轉(zhuǎn)變與力學(xué)性能都得到一定程度的增強(qiáng)。在2wt%含量下,復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度提高了75%。PEG800改性的GO比異氰酸苯酯改性的GO更有效地對(duì)聚脲基體的熱穩(wěn)定性及力學(xué)性能起到增強(qiáng)的效果。
　　 本文還將石墨烯用于制備導(dǎo)電泡沫塑料。采用水合肼還原石墨烯,經(jīng)XPS表征,氧化石墨烯中氧大部分被還原。將還原后的石墨烯分散至聚醚多元醇體系中。以該混合物為泡沫塑料起始反應(yīng)物,可制備得到PU/graphene復(fù)合材料。采