氧化石墨烯-聚乳酸復合材料的制備及其性能研究.pdf

1、聚乳酸(Poly(lactic acid)，PLA)是一種重要的生物可降解材料，但由于脆性大、抗沖擊、耐熱及親水性差，限制了其廣泛的應用。將聚乳酸與具有優(yōu)異的機械、導熱和親水性能的碳納米材料復合改性是當前的研究熱點。在碳納米材料中，氧化石墨烯作為石墨烯的一種重要的衍生物，具有優(yōu)異的機械性能和超高比表面積，是對聚乳酸進行復合改性的最佳材料之一。
　　本文采用改進的Hummers法制備氧化石墨烯，通過溶液混合法制備（改性）氧化石墨烯/

2、聚乳酸復合材料。分別采用透射電子顯微鏡(TEM)、傅里葉紅外光譜（FTIR）、拉曼光譜(Raman)、X射線衍射(XRD)等分析方法對制備的（改性）氧化石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)進行表征，采用電子萬能試驗機、同步熱分析儀、視頻光學接觸角測量儀等對氧化石墨烯及其復合材料的性能進行測試。
　　以二氯甲烷為溶劑，通過溶液混合法制備氧化石墨烯/聚乳酸復合材料，考察了不同氧化石墨烯含量對聚乳酸復合材料性能的影響，探討了氧化石墨烯對聚乳酸性能增強的機理

3、。另外，利用硅烷偶聯(lián)劑KH570對氧化石墨烯進行改性，對比了氧化石墨烯和改性氧化石墨烯含量在1.0wt％時對聚乳酸復合材料性能的影響，并探討了改性氧化石墨烯對聚乳酸性能增強的機理。取得的主要成果如下:
　　(1)采用改進的Hummers法制備高質(zhì)量的氧化石墨烯，將其作為填料，利用溶液混合法制備了氧化石墨烯/聚乳酸復合材料，并探討了不同含量的氧化石墨烯對復合材料性能的影響。在氧化石墨烯含量低于1.0wt％時，氧化石墨烯可以比較均勻的

4、分散在聚乳酸基體中，團聚現(xiàn)象不明顯;當氧化石墨烯含量高于1.0wt％時，氧化石墨烯在聚乳酸基體中團聚比較明顯，且在聚乳酸基體中出現(xiàn)一些空隙。
　　(2)隨著氧化石墨烯的添加，復合材料的拉伸強度先增加后減小，當氧化石墨烯含量為1.0wt％時，復合材料的拉伸強度提高了近52％，而延伸率隨著氧化石墨烯含量的增加而減小。
　　(3)氧化石墨烯的添加使得聚乳酸基體的初始熱分解溫度降低，但整體上提高了聚乳酸的熱穩(wěn)定性，聚乳酸的主要的質(zhì)量

5、損失溫度區(qū)間從300～360℃增加到340～390℃。
　　(4)氧化石墨烯/聚乳酸復合材料的親水性測試分析表明，隨著氧化石墨烯含量的增加，基體材料的接觸角減小，吸水率增加，即親水性增強。
　　(5)采用硅烷偶聯(lián)劑KH570對氧化石墨烯進行改性，再將其與聚乳酸復合得到改性的復合材料。測試結(jié)果表明:KH570成功接枝到了氧化石墨烯表面，改性后的氧化石墨烯可以在無水乙醇中長期穩(wěn)定分散存在;對改性氧化石墨烯親水性測試，與氧化石墨烯

6、相比，接觸角增大，吸水率減小，即親水性減弱。由于硅烷偶聯(lián)劑的親油性及對氧化石墨烯的一定的還原作用，改性氧化石墨烯在有機溶劑中的分散性得到了提高。
　　(6)系統(tǒng)探討比較了氧化石墨烯和改性氧化石墨烯含量均為1.0wt％時復合材料的性能的不同及其機制。發(fā)現(xiàn)改性氧化石墨烯/聚乳酸復合材料拉伸強度較氧化石墨烯/聚乳酸復合材料拉伸強度提高了1.63MPa，延伸率減小了0.36％。親水性增強，熱穩(wěn)定性在高溫階段有所提高。這是由于KH570成功