石墨烯功能化及其对高分子材料改性研究

发布时间：2017-10-13 20:42

  本文关键词：石墨烯功能化及其对高分子材料改性研究

  更多相关文章： 碱沉淀氧化石墨烯 两亲性氧化石墨烯 高分子复合材料 分散

【摘要】：石墨烯是近年来发现的碳基新材料,它是一种由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的新型二维原子晶体的薄膜材料,具有优异的力学、热学、光学和电学等性能,从而成为当前材料科学领域的研究热点。石墨烯作为一种新型的纳米填料,被应用于聚合物改性研究。石墨烯的功能化赋予了其新的性质,能更好地达到聚合物改性的目的。本文就石墨烯功能化及其对高分子改性进行了研究,主要工作如下:(1)通过Hummers法将鳞片石墨制备出氧化石墨烯(GO),然后用碱沉淀快速高效制得碱沉淀氧化石墨烯(bdGO)。通过运用傅立叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、全自动比表面和孔径分布分析仪(BET)、荧光光谱和透射电子显微镜(TEM)测试分析bdGO的结构和性能。测试结果表明bdGO具有石墨烯的基本碳环结构、褶皱的表面以及良好的吸附性。(2)通过刚果红试验,紫外(UV-vis)、热重分析(TGA)、XRD、万能力学拉伸试验研究了不同含量下的bdGO对聚氯乙烯(PVC)热稳定性、力学性能的影响,结果表明bdGO掺入显著提高了聚氯乙烯的热稳定性,并且改善了复合材料的力学性能。研究发现bdGO通过取代PVC链中不稳定的氯原子和吸附PVC降解过程中产生的氯化氢气体来提高PVC的热稳定性。(3)利用4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的桥接作用,MDI一端与GO的羟基/羧基反应,另一端与季铵盐表面活性剂反应获得两亲性氧化石墨烯(AGO)。运用FT-IR、XRD、热重分析(TGA)、透射电子显微镜(TEM)、差示扫描量热法(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)来研究该粒子对线性低密度聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯共聚物共混物结构与性能的影响。研究发现AGO基本集中分布于两种高分子的界面,从而改善界面相互作用提高复合材料的力学性能。
【关键词】：碱沉淀氧化石墨烯 两亲性氧化石墨烯 高分子复合材料 分散
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O613.71
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 常用符号说明12-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 引言13
• 1.2 石墨烯功能化13-16
• 1.2.1 共价键功能化14-16
• 1.2.2 非共价键功能化16
• 1.3 石墨烯改性高分子材料16-18
• 1.3.1 原位聚合法17
• 1.3.2 溶液共混法17-18
• 1.3.3 熔融共混法18
• 1.4 本研究的目的和主要内容18-21
• 1.4.1 本研究的目的与意义18
• 1.4.2 本研究的主要内容18-19
• 1.4.3 本研究的创新之处19-21
• 第2章 碱沉淀氧化石墨烯的制备与表征21-33
• 2.1 引言21
• 2.2 实验部分21-24
• 2.2.1 主要原料及试剂21
• 2.2.2 实验仪器21-22
• 2.2.3 氧化石墨烯（GO）的制备22
• 2.2.4 碱沉淀氧化石墨烯（bdGO）的制备22-23
• 2.2.5 测试与表征23-24
• 2.3 结果与讨论24-31
• 2.3.1 透射电子显微镜（TEM）分析24-25
• 2.3.2 X射线衍射（XRD）分析25-26
• 2.3.3 XPS光电子能谱（XPS）分析26-27
• 2.3.4 红外光谱（FTIR）分析27-28
• 2.3.5 荧光光谱和紫外可见光谱（UV-Vis）分析28-29
• 2.3.6 比表面和孔径分布分析（BET）29-31
• 2.4 本章结论31-33
• 第3章 碱沉淀氧化石墨烯对聚氯乙烯热稳定性及其相关性能的研究33-43
• 3.1 引言33-34
• 3.2 实验部分34-36
• 3.2.1 主要原料及试剂34
• 3.2.2 实验仪器34
• 3.2.3 测试与表征34-36
• 3.3 结果与讨论36-42
• 3.3.1 静态热稳定性分析（刚果红实验）36-37
• 3.3.2 热重（TG）分析37-38
• 3.3.3 X射线衍射（XRD）分析38-39
• 3.3.4 力学性能分析39-40
• 3.3.5 bdGO对PVC的稳定机理探讨40-42
• 3.4 本章结论42-43
• 第4章 两亲性氧化石墨烯的制备及其在聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯共聚物中的分布研究43-57
• 4.1 引言43
• 4.2 实验部分43-46
• 4.2.1 主要原料及试剂43-44
• 4.2.2 实验仪器44-45
• 4.2.3 氧化石墨烯（GO）的制备45
• 4.2.4 两亲性氧化石墨烯（AGO）的制备45
• 4.2.5 LLDPE/EVA/AGO复合材料的制备45
• 4.2.6 测试与表征45-46
• 4.3 结果与讨论46-56
• 4.3.1 透射电子显微镜（TEM）分析46-47
• 4.3.2 GO和AGO的X射线衍射（XRD）分析47-48
• 4.3.3 GO和AGO的红外光谱（FTIR）分析48-49
• 4.3.4 GO和AGO的热重（TG）分析49-50
• 4.3.5 氧化石墨烯（GO）和两亲性氧化石墨烯（AGO）的溶解分散性50-52
• 4.3.6 复合材料形貌分析52-53
• 4.3.7 复合材料XRD分析53-54
• 4.3.8 复合材料DSC分析54-55
• 4.3.9 复合材料力学性能分析55-56
• 4.4 本章结论56-57
• 全文总结57-59
• 参考文献59-67
• 攻读硕士学位期间成果67-69
• 致谢69

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