江蘇石墨烯復(fù)合材料改性

數(shù)量的上升，防腐蝕的重要性也越來(lái)越突出。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在世界范圍內(nèi)每年因?yàn)楦g造成的經(jīng)濟(jì)損失在7000億美元以上，我國(guó)每年因?yàn)楦g帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失也在8000億元人民幣以上。由此可以看出防腐蝕的重要性。而石墨烯作為一種新型的材料，在防腐蝕性能上表現(xiàn)較為優(yōu)異，也常常被用作防腐橡膠。當(dāng)前較為常見的應(yīng)用是在環(huán)氧防腐橡膠中添加適量的石墨烯，制作成為一種新的防腐橡膠。其表現(xiàn)出來(lái)的性能不僅具有傳統(tǒng)環(huán)氧防腐橡膠中的陰極保護(hù)作用，而且在耐水性、耐硬度等方面更高，使得**終表現(xiàn)出來(lái)的防腐蝕性能遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)的防腐橡膠。高導(dǎo)電石墨烯銅復(fù)合材料的電導(dǎo)率可以達(dá)到108-118 % IACS，高于單晶銅和銀的電導(dǎo)率。江蘇石墨烯復(fù)合材料改性

制備聚合物/石墨烯納米復(fù)合材料**關(guān)鍵的一步是將石墨烯分散到聚合物基體之中。好的分散狀態(tài)能保證石墨烯與聚合物基體的接觸界面比較大化，從而影響到整個(gè)復(fù)合材料的性能。因此，科學(xué)家們付出了大量的努力，以求將改性或者未改性的石墨烯均勻分散到聚合物基體之中，并且取得了一定的成果。到目前為止，大多數(shù)復(fù)合材料主要采用了以下三種方法來(lái)制備：一、溶液共混法；二、原位聚合法；三、熔融共混法[148]。值得一提的是，由于氧化石墨烯還原法是目前***能大規(guī)模制備石墨烯的方法，而制備復(fù)合材料通常需要大量的石墨烯原料，所以制備復(fù)合材料使用的基本上為改性或還原的氧化石墨烯。上海制備石墨烯復(fù)合材料廠家報(bào)價(jià)玻纖增強(qiáng)復(fù)合料材質(zhì)地輕、流動(dòng)性好，良好的加工性能。

石墨烯（graphene）是近幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型二維無(wú)機(jī)納米材料，自從其發(fā)現(xiàn)以來(lái)，石墨烯在化學(xué)、物理、材料、電子等各個(gè)領(lǐng)域顯示了廣闊的應(yīng)用前景。尤其是它極高的機(jī)械強(qiáng)度，出色的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，以及豐富的來(lái)源（石墨），使其能作為一種理想的無(wú)機(jī)納米填料來(lái)制備聚合物復(fù)合材料。但是目前為止，石墨烯材料的大規(guī)模制備，以及如何將石墨烯均勻地分散到聚合物基體中并且優(yōu)化石墨烯與聚合物基體之間的界面作用力一直是科學(xué)界及工業(yè)界尚待解決的難題。本學(xué)位論文圍繞著這些問(wèn)題，運(yùn)用了多種新穎的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)石墨烯以及功能化石墨烯材料的合成，并制備了多種高性能的石墨烯/聚合物復(fù)合材料，這些材料在航空、運(yùn)輸、生物醫(yī)藥等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

利用原位聚合法制備了氧化石墨烯/聚乙烯導(dǎo)電復(fù)合材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)石墨烯含量為2wt.%時(shí)，復(fù)合材料的導(dǎo)電率達(dá)到比較高2.9x10-2s/cm，作者認(rèn)為氧化石墨烯在基體中分散性較好且形成了有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。用格氏試劑將GO表面的羥基、環(huán)氧基和羧基格氏化，然后與TiCl4反應(yīng)可制備Ziegler-Natta催化劑。利用改性過(guò)的催化劑，原位催化丙烯在GO表面聚合可生成聚丙烯-g-GO（PP-g-GO）復(fù)合材料11。該復(fù)合材料在PP樹脂中可均勻分散，減少了GO在PP中的團(tuán)聚。PP-g-GO在高溫（190°C）加工過(guò)程中，GO被初步還原，從而提高了復(fù)合材料的導(dǎo)電性。通過(guò)這種原位聚合的方式，1.52wt.%的GO添加量即可使復(fù)合材料達(dá)到導(dǎo)靜電的水平（10-6S/m）。石墨烯復(fù)合材料可用于注射和擠出成型制件，作為粒子材料應(yīng)用于礦用管、給水管及汽車電器配件等領(lǐng)域。

在橡膠類體系中，需要同時(shí)兼顧材料的強(qiáng)度與韌性，因此對(duì)GO的分散性和GO與橡膠基體間的相互作用要求更高。主要通過(guò)將GO與橡膠分子交聯(lián)，或?qū)O改性，增強(qiáng)其對(duì)橡膠分子的親和性來(lái)實(shí)現(xiàn)47,48。Liu等42以極性XNBR為載體，將GO轉(zhuǎn)移到SBR基體中。GO懸浮液與XNBR膠乳混合，然后將其加入到SBR膠乳中，再進(jìn)行膠乳共凝聚。用X射線衍射（XRD）和掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)填料在SBR基體中的分散進(jìn)行了表征并研究了納米復(fù)合材料的力學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)，XNBR可以通過(guò)氫鍵與GO相互作用，并與SBR形成化學(xué)交聯(lián)。因此XNBR可以防止SBR基體中GO片層聚集，改善GO和SBR的相互作用。圖5.1中描述了XNBR對(duì)GO和SBR相互作用的影響。石墨烯防腐漿料 與粉料相比，漿料中的石墨烯更易于分散在基體材料中。重慶石墨烯復(fù)合材料粉體

石墨烯適用于鋰離子電池正負(fù)極材料導(dǎo)電添加劑，可有效提高電池能量，改善循環(huán)壽命和倍率性能。江蘇石墨烯復(fù)合材料改性

用油胺與十八胺對(duì)GO進(jìn)行改性，然后將其與丁苯橡膠（SBR）溶液混合均勻，然后共凝聚制得改性GO-SBR復(fù)合材料。無(wú)論在玻璃態(tài)和橡膠態(tài)，改性的GO-SBR與純GO-SBR相比儲(chǔ)能模量均大幅提高；25°C時(shí)，7wt.%油胺改性GO和7wt.%十八胺改性GO分別使橡膠儲(chǔ)能模量提高了67%和39%。這其中主要的原因是胺基改性的GO相比于純GO在SBR中分散性更好，且與橡膠界面作用更強(qiáng)。兩種胺之間的性能區(qū)別主要是油胺含有雙鍵，在硫化過(guò)程中可以與橡膠交聯(lián)，從而進(jìn)一步提高橡膠性能43。同樣的現(xiàn)象在丁二烯-苯乙烯-乙烯基吡啶橡膠（VPR）中也被觀察到。在VPR中添加3.6vol.%的胺基改性GO，可以使復(fù)合材料的玻璃態(tài)模量提高21倍，橡膠態(tài)模量提高7.5倍，拉伸強(qiáng)度提高3.5倍江蘇石墨烯復(fù)合材料改性