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《浙江工业大学》 2012年
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石墨烯改性及其在聚合物复合材料中应用

胡人皓  
【摘要】:石墨烯材料由于具有优良的电子传输能力、巨大的比表面积以及常温下的霍尔效应等优良特性,受到了很多科学工作者的关注。在复合材料领域,作为一种性能优异的功能性材料,石墨烯及其衍生物被广泛应用于各种聚合物的复合。 本文采用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),考察了氧化石墨烯在水中的分散情况,结果表明,Hummers法制备得到的氧化石墨烯可以稳定地分散在水体系中。同时利用端氨基聚醚D2000、PEG800和异氰酸苯酯对其改性,考察了不同改性剂对氧化石墨烯的改性效果。结果显示,端氨基聚醚D2000改性的GO在DMF溶液中分散性很差,异氰酸苯酯及PEG800改性的GO可以长时间稳定的分散于DMF溶液中。 由于本文涉及到的聚脲复合材料是在DMF溶液中制备得到的,因此需要考虑添加物在DMF溶液中的分散性。最终确定采用异氰酸苯酯及PEG800改性的GO(GO-PEG800, isocyanate-GO)作为添加物,通过原位聚合制备得到聚脲/氧化石墨烯复合材料。异氰酸苯酯改性GO体系中,采用扫描电子显微镜、TEM等考察复合材料的微观形貌,发现改性的氧化石墨烯片层能够较均匀的分散在聚脲基体中。均匀分散的片层在较低含量下(1wt%)可以有效的提高复合材料的玻璃化转变温度及力学性能。在1wt%含量下,复合材料的拉伸强度提高了37%,断裂伸长率提升了14%。PEG800改性GO体系中,用扫描电子显微镜、TEM等考察了复合材料的微观形貌,发现改性后氧化石墨烯以蜷曲状分散在聚脲基体中。随着改性GO含量的增加,聚脲基体的玻璃化转变与力学性能都得到一定程度的增强。在2wt%含量下,复合材料的拉伸强度提高了75%。PEG800改性的GO比异氰酸苯酯改性的GO更有效地对聚脲基体的热稳定性及力学性能起到增强的效果。 本文还将石墨烯用于制备导电泡沫塑料。采用水合肼还原石墨烯,经XPS表征,氧化石墨烯中氧大部分被还原。将还原后的石墨烯分散至聚醚多元醇体系中。以该混合物为泡沫塑料起始反应物,可制备得到PU/graphene复合材料。采用扫描电子显微镜考察了复合材料的微观形貌,发现微量的石墨烯(1.3wt%)添加,可以有效的降低聚氨酯泡沫塑料的泡孔尺寸。TG、DMA等分析发现石墨烯的加入可以适当的增强聚氨酯泡沫塑料的热稳定性,并大幅度提高了聚氨酯复合材料的导电性。
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TB383.1

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