石墨烯的前處理及其與聚乙烯醇復合纖維的制備研究.pdf

1、由于石墨烯的優(yōu)異性能，將石墨烯與聚合物進行復合制備高聚物納米復合材料已成為近年來的研究熱點。本文將經過前處理的石墨烯與聚乙烯醇復合并制成纖維，對纖維的制備及其結構性能進行了研究。一方面，對氧化石墨烯（GO）進行還原處理，將還原的氧化石墨烯（rGO）作為納米填料，與聚乙烯醇（PVA）復合并紡制成纖維，PVA纖維的力學性能得到明顯改善；另一方面，通過前處理制備大尺寸、窄分布的高濃度GO懸浮液，并以GO為主體，通過添加少量PVA增加GO片層之

2、間的相互作用，從而制備出具有一定柔韌性的GO纖維。本文主要研究內容和結論如下：
　?。?）使用Hummers法制備GO，并通過原花青素對其進行還原，然后對還原效果、rGO表面吸附狀態(tài)及其分散性進行了相關表征。結果表明，原花青素可以顯著去除GO表面的含氧官能團，實現(xiàn)GO的高效還原；同時部分原花青素會吸附在rGO表面，從而起到分散劑的作用，使rGO能良好地分散在常見溶劑中。
　　（2）通過濕法紡絲和后續(xù)的熱拉伸制備了不同rGO含

3、量的PVA/rGO復合纖維，并對復合纖維的表面形貌、結晶性能、力學性能進行了相關研究。結果表明，rGO與PVA基體之間存在較強的界面作用，隨著rGO含量的逐漸增大，復合纖維的動態(tài)力學性能和拉伸性能呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，當rGO含量為2.0 wt％時，能獲得最佳的增強效果。
　　（3）通過改進的氧化和分離方法，制備了大尺寸、窄分布的高濃度GO懸浮液，向其中加入PVA使GO片“粘結”在一起，首次通過加入硼酸使體系發(fā)生交聯(lián)以提高懸浮液

4、的粘度，進而改善GO的成纖性。GO懸浮液的粘度和形態(tài)測試結果表明，PVA和硼酸的加入不僅可以提高GO懸浮液的粘度，還能夠使其保持液晶形態(tài)。
　?。?）以氫氧化鈉的甲醇溶液作為凝固浴，利用濕法紡絲技術將添加PVA并經硼酸改性的GO懸浮液紡制成纖維，進一步將所得纖維浸在甲醇中充分收縮，并以氫碘酸進行還原，得到rGO纖維。對紡絲原液及纖維進行相關的測試表征，結果表明：PVA和硼酸的協(xié)同作用顯著改善了GO懸浮液的可紡性，增大了石墨烯片層間