氧化石墨烯的制備及其對丁苯橡膠復(fù)合材料性能影響的研究.pdf

1、氧化石墨烯(GO)作為石墨烯的重要衍生物，兼具石墨烯的結(jié)構(gòu)性能和良好的溶劑分散性。要實(shí)現(xiàn)對于橡膠的補(bǔ)強(qiáng)，氧化石墨烯本身性質(zhì)的穩(wěn)定是關(guān)鍵。本論文利用不同的制備工藝制備了氧化石墨烯和其填充的丁苯橡膠復(fù)合材料，探索不同反應(yīng)條件下氧化石墨烯性質(zhì)的差異及其對復(fù)合材料性能的影響。
　　(1)利用不同的氧化反應(yīng)溫度和不同的氧化反應(yīng)時(shí)間來制備氧化程度不同的GO，并對其進(jìn)行了XPS、XRD及SEM等微觀表征。發(fā)現(xiàn)隨著氧化時(shí)間的延長，GO的氧化程度不

2、斷提高，獲得了更好的溶劑分散性。而隨著氧化反應(yīng)溫度的提升，GO的氧化程度先增加后降低，這是由于溫度超過110℃會破壞GO的片層結(jié)構(gòu)，令含氧官能團(tuán)裂解。
　　(2)將兩種制備工藝的GO通過乳液復(fù)合法與丁苯膠乳進(jìn)行共混制備GO/SBR納米復(fù)合材料，對復(fù)合材料進(jìn)行了DMTA、RPA、物理機(jī)械性能等測試，發(fā)現(xiàn)當(dāng)填充量相同時(shí)，隨著氧化時(shí)間的延長，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度提高了22％，撕裂強(qiáng)度提高了11％，300％定伸應(yīng)力提高了18％，斷裂伸長率提

3、高了14％。說明GO氧化程度的提高能夠提升GO在橡膠中的分散性并加強(qiáng)界面作用。而隨著氧化反應(yīng)溫度的提升，復(fù)合材料的性能先增加后下降，在90℃時(shí)性能最佳，GO補(bǔ)強(qiáng)效果最好。
　　(3)利用不同的超聲時(shí)間對GO水溶液進(jìn)行超聲剝離，并對不同超聲處理的GO進(jìn)行XPS、FTIR和激光粒度的表征，發(fā)現(xiàn)GO并未出現(xiàn)明顯的化學(xué)變化，說明聲空化作用基本不會對GO官能團(tuán)產(chǎn)生影響。將不同超聲處理的GO填充SBR制備復(fù)合材料，利用TEM對其進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)

4、隨著超聲時(shí)間的延長，GO在橡膠中的分散性逐漸變好，拉伸強(qiáng)度較未超聲的橡膠樣品提升了71％，300％定伸應(yīng)力提升了76％，撕裂強(qiáng)度提升了110％。耐磨、耐切割、氣密性能都有明顯的提升并且降低了損耗因子和動態(tài)生熱。
　　(4)制備了不同片徑大小的GO，并對其進(jìn)行了XPS、SEM等微觀表征，發(fā)現(xiàn)隨著片徑的減小，GO的氧化程度不斷提高并且與橡膠的相容性不斷提高。利用片徑不同的GO制備SBR復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)在相同的填充量下，小片徑的GO能夠在