石墨烯-海藻酸納復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、以海藻酸鈉(Sodium Alginate，SA)為原料制備的海洋生物質(zhì)纖維展現(xiàn)出自阻燃、高吸濕性、抗菌性和生物相容等優(yōu)異特性受到廣泛關(guān)注，易降解和力學(xué)性能欠佳為亟待解決的問題。石墨烯作為新型的二維碳材料，因其極為優(yōu)異的力學(xué)、光電等性能已廣泛用于聚合物納米復(fù)合材料領(lǐng)域。另一方面，石墨烯上的碳碳雙鍵使其有望成為高效的自由基捕捉劑，可以有效抑制聚合物降解，然而在這方面的研究未見詳細(xì)報道。本論文以氧化石墨烯(Graphene Oxide，GO

2、)填充SA復(fù)合材料為研究對象，通過懸浮液流變行為的研究考察納米粒子在聚合物基體中的分散狀態(tài)，深入探究GO對SA溶液降解性能的顯著影響;制備得到GO/SA納米復(fù)合纖維，并對其物理性能進(jìn)行系統(tǒng)研究。
　　1.通過溶液共混法制備不同GO含量的SA紡絲液，利用應(yīng)力型旋轉(zhuǎn)流變儀對其流變特性進(jìn)行研究。結(jié)果表明GO/SA復(fù)合紡絲液表現(xiàn)出典型的切力變稀行為，屬于假塑性流體，GO的加入并未改變SA溶液的流體類型。隨著GO含量的增加，復(fù)合溶液的粘度逐

3、漸增加，牛頓平臺區(qū)變短，切力變稀現(xiàn)象明顯。動態(tài)流變測試結(jié)果顯示較少GO的加入可顯著增大SA紡絲液的儲存模量和損耗模量，通過繪制GO/SA復(fù)合紡絲液的Cole-Cole曲線圖表明GO納米片層在SA溶液中具有良好分散性。復(fù)合體系的粘度隨溫度的升高而降低，通過理論計算發(fā)現(xiàn)低含量的GO的加入SA溶液的粘流活化能影響不大。
　　2.系統(tǒng)表征GO/SA復(fù)合紡絲液的粘度在不同降解條件下隨時間的變化，結(jié)果表明GO在含量較低下即可有效地抑制SA的室

4、溫降解，而隨著溫度的升高抑制作用逐漸減弱。pH的影響表明GO在酸性條件下抑制SA降解作用較弱，而在堿性條件下可以很好的捕獲自由基從而抑制SA降解。H2O2對純SA溶液的降解作用明顯，加入0.25wt％的H2O2在10h后溶液的降解率到達(dá)89.8％;引入GO可明顯的抑制H2O2對SA的降解，10h后溶液的降解率僅為21.7％，進(jìn)一步證明少量的GO可以捕獲其水解產(chǎn)生的自由基，有效抑制SA的降解。
　　3.采用濕法紡絲制備GO/SA復(fù)合