石墨烯的功能化及其在復(fù)合材料中的應(yīng)用研究.pdf

1、石墨烯,作為一種具有獨(dú)特二維晶體結(jié)構(gòu)的新型無(wú)機(jī)納米材料,因其優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)性能,成為材料科學(xué)、化學(xué)及物理學(xué)的研究熱點(diǎn),并廣泛應(yīng)用于傳感器、電子器件和復(fù)合材料等領(lǐng)域。然而,石墨烯在聚合物基體中較差的分散性及其與基體較弱的界面作用力極大地限制了它對(duì)復(fù)合材料性能的提升。針對(duì)以上問(wèn)題,本論文采用共價(jià)改性對(duì)石墨烯進(jìn)行表面修飾,并制備了功能化石墨烯/聚合物復(fù)合材料。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)采用原位自由基聚合的方法,以聚甲基

2、丙烯酸甲酯(PMMA)對(duì)液相超聲剝離的石墨烯進(jìn)行表面改性,并以改性后的石墨烯(GPMMA)作為添加劑,制備了石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料。紅外(FT-IR)、X射線光電子能譜(XPS)和拉曼光譜(Raman)等測(cè)試證明了石墨烯與聚甲基丙烯酸甲酯的共價(jià)結(jié)合,并利用透射電鏡(TEM)對(duì)功能化石墨烯的表面形貌進(jìn)行了表征。拉伸測(cè)試結(jié)果表明復(fù)合材料的楊氏模量和斷裂強(qiáng)度均顯著提高,其中當(dāng) GPMMA的添加量為0.5 wt％時(shí),其楊氏模量和斷裂強(qiáng)

3、度分別提高151%和115%。同時(shí)通過(guò)對(duì)復(fù)合材料拉伸斷面的表征證實(shí)了GPMMA在聚合物基體中具有良好的分散性和較強(qiáng)的界面作用力。此外,復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性也明顯提高。
　　(2)基于氧化切割多壁碳納米管(MWNT)制備氧化石墨烯納米帶(GONR)的方法,采用原位自由基聚合對(duì)氧化石墨烯納米帶進(jìn)行共價(jià)修飾,制備了表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯的氧化石墨烯納米帶(GONR-P),并以GONR-P為填料制備了聚合物復(fù)合材料。以X射線衍射(XRD)