氨基功能化石墨烯-聚氨酯復合材料的制備與性能研究.pdf

1、石墨烯是繼富勒烯、碳納米管之后發(fā)現(xiàn)的新型材料，具有許多優(yōu)異的性質，如:高比表面積、良好的導熱性、導電性等。一直以來受到研究者們的關注，已被廣泛用于復合材料的制備。又因石墨烯自身非常容易聚集，反應活性不高且與有機高分子之間很難相容，導致其很難直接用到聚合物/石墨烯復合材料的制備。針對這個問題，本論文分別對氧化石墨烯進行非共價鍵法和共價鍵法修飾，并將其中一種功能化石墨烯用于水性聚氨酯中，制備復合材料，探究石墨烯對復合材料力學性能的影響。本論

2、文的主要內容如下:
　　1.非共價法改性石墨烯。將氧化石墨烯與制備的陽離子水性聚氨酯按照1∶10的比例混合反應，最后用水合肼還原，從而得到陽離子功能化石墨烯。將制得的產(chǎn)物分別超聲剝離分散在DMF、丙酮以及乙醇中，可觀察到該功能化石墨烯能穩(wěn)定分散在此三種有機溶劑中且長期穩(wěn)定存在。另外，利用XRD、Raman、TEM等手段對產(chǎn)物結構進行表征，結果顯示，陽離子水性聚氨酯成功吸附在石墨烯的表面。
　　2.共價法改性石墨烯。先通過2，

3、4-甲苯二異氰酸酯(2，4-TDI)與氧化石墨烯反應，再用水合肼還原，制備表面含伯氨基的功能化石墨烯(N-FGNs)。通過XRD、XPS等表征手段對產(chǎn)物結構進行表征，結果表明，2，4-甲苯二異氰酸酯通過與氧化石墨烯上的羥基反應形成的氨基甲酸酯鍵將-NCO基團連接在其表面，經(jīng)水合肼還原后的石墨烯表面含有伯氨基。
　　3.氨基功能化石墨烯/聚氨酯復合材料的制備。以PTMG、IPDI、DMPA為原料制備水性聚氨酯預聚體，再將N-FGNs

4、按照不同的比例加入到預聚體中，并用三乙胺中和制備氨基功能化石墨烯/水性聚氨酯復合材料。由TEM、SEM表征可知，氨基功能化石墨烯可均勻的分散在水性聚氨酯中且與水性聚氨酯之間具有優(yōu)異的相容性。通過對復合材料的力學性能的測試可知氨基功能化石墨烯的加入對水性聚氨酯的拉伸力度和儲模能量都有影響，結果顯示，隨著氨基功能化石墨烯含量的增加，復合材料的拉伸強度明顯增強。當N-FGNs的添加量為1wt％時，該復合材料的拉伸強度相對于純的PU材料提升了7