氧化石墨烯基聚乙烯醇懸浮液的流變行為研究.pdf

1、石墨烯是一種具有極大比表面積，超高強(qiáng)度，導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能的二維層狀材料，在短短數(shù)年之間就引起了學(xué)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。即便在低含量下，石墨烯能使聚合物復(fù)合材料的導(dǎo)熱、導(dǎo)電等性能得到大幅提升。然而，石墨烯/聚合物復(fù)合材料在溶液加工過程仍然面臨著石墨烯分散、兩者界面相互作用改善以及石墨烯對溶液粘彈行為影響等諸多問題。對其溶液的流變行為進(jìn)行研究，具有十分重要的基礎(chǔ)意義。為此，我們以水溶性的聚乙烯醇為代表，研究氧化石墨烯對聚合物溶液的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及凝

2、膠行為的影響。
　　在本實(shí)驗(yàn)中，通過不同氧化方法制備了氧化程度不同的大、中、小片的氧化石墨烯，再通過超聲溶解的方法制得相應(yīng)氧化石墨烯/聚乙烯醇溶液。本實(shí)驗(yàn)采用原子力顯微鏡(AFM)和透射電鏡(TEM)來觀察氧化石墨烯的尺寸與厚度，用傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)，熱失重分析(TGA)等來表征氧化石墨烯與聚乙烯醇之間的相互作用。最后，在HAAKE旋轉(zhuǎn)流變儀上分別進(jìn)行了動態(tài)應(yīng)變掃描，動態(tài)頻率掃描，動態(tài)溫度掃描以及穩(wěn)態(tài)掃描，來研究不同

3、濃度以及加入大、中、小片氧化石墨烯的聚乙烯醇溶液的流變行為，并探討了氧化石墨烯的二維片層尺寸和表面官能團(tuán)數(shù)目對溶液流變行為、聚乙烯醇凝膠網(wǎng)絡(luò)的影響。
　　結(jié)果表明，氧化石墨烯能夠均勻地分散在聚乙烯醇水溶液中，并與聚乙烯醇形成強(qiáng)烈的氫鍵相互作用。我們通過動態(tài)應(yīng)變掃描，確定了1％的應(yīng)變平臺區(qū)。在動態(tài)頻率、溫度掃描中，我們發(fā)現(xiàn)加入氧化石墨烯會促進(jìn)聚乙烯醇凝膠的形成。僅加入4 mg/ml的氧化石墨烯，能夠使體系的溫度凝膠點(diǎn)上升約2～3℃，