石墨烯的功能化及其在復合材料中的應用研究.pdf

1、石墨烯,作為一種具有獨特二維晶體結構的新型無機納米材料,因其優(yōu)異的力學、電學、熱學和光學性能,成為材料科學、化學及物理學的研究熱點,并廣泛應用于傳感器、電子器件和復合材料等領域。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復合材料性能的提升。針對以上問題,本論文采用共價改性對石墨烯進行表面修飾,并制備了功能化石墨烯/聚合物復合材料。具體研究內容如下:
　　(1)采用原位自由基聚合的方法,以聚甲基

2、丙烯酸甲酯(PMMA)對液相超聲剝離的石墨烯進行表面改性,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合材料。紅外(FT-IR)、X射線光電子能譜(XPS)和拉曼光譜(Raman)等測試證明了石墨烯與聚甲基丙烯酸甲酯的共價結合,并利用透射電鏡(TEM)對功能化石墨烯的表面形貌進行了表征。拉伸測試結果表明復合材料的楊氏模量和斷裂強度均顯著提高,其中當 GPMMA的添加量為0.5 wt％時,其楊氏模量和斷裂強

3、度分別提高151%和115%。同時通過對復合材料拉伸斷面的表征證實了GPMMA在聚合物基體中具有良好的分散性和較強的界面作用力。此外,復合材料的熱穩(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氧化石墨烯納米帶進行共價修飾,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合材料。以X射線衍射(XRD)