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氧化石墨烯及其复合材料的制备与表征

党志敏  
【摘要】: 本文通过Hummers法制备氧化石墨,将其分散于有机溶剂中进行超声处理制备氧化石墨烯分散液,选取最具代表性且应用最广的两种塑料——尼龙6(PA6)、聚丙烯(PP)为基体,采用物理溶液混合法制备了聚合物/氧化石墨烯复合材料。采用傅利叶红外光谱扫描仪(FT-IR)、拉曼光谱分析(Raman)、热失重分析仪(TGA/DTG)、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)及偏光显微镜(POM)对氧化石墨烯及其复合体系进行了结构表征和性能测试,采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对其微观分散性进行了观察。 FT-IR, Raman、XRD、SEM和TEM分析表明,采用Hummers法成功制备氧化石墨,经超声处理得到了尺寸为纳米级的氧化石墨烯,能均匀分散于乙二醇中,经异氰酸酯(TDI)改性后能均匀分散于甲酸中。 对于聚合物/氧化石墨烯复合体系,通过SEM表征观察到氧化石墨烯能均匀分散于基体中,POM、XRD和DSC分析表明氧化石墨烯的加入对聚合物基体的晶体尺寸、结晶度、结晶温度、结晶速率等影响比较显著,但不影响其晶型。氧化石墨烯一方面破坏了基体分子链的规整性,另一方面起到成核剂作用使基体的结晶性能增强。TGA/DTG分析表明氧化石墨烯的加入对基体的热稳定性影响不明显。对复合体系作热降解动力学分析的结果表明,氧化石墨烯的加入使聚合物的热降解活化能增大。


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