氧化石墨烯-聚酰胺6納米復合材料的制備和導電性研究.pdf

1、石墨烯是由扁平單層碳原子組成的二維蜂窩狀晶格緊密堆積而成,它被認為是其他各維炭材料的基本組成單位,可以包覆成零維的富勒烯,卷曲成一維的碳納米管和堆垛成三維的石墨。石墨烯具有高的比表面積、出色的力學性能、優(yōu)良的導電導熱性能等,使其可作為無機填料填充于聚合物中獲得性能優(yōu)異的復合材料。
　　 本實驗以天然石墨為原料,采用Staudenmaier法制備氧化石墨烯,并利用快速熱膨脹法制備石墨烯,采用XRD、XPS、FT-IR、SEM等測試

2、手段分析了氧化石墨烯和石墨烯的表面官能團、結(jié)構(gòu)特征及微觀形貌。
　　 然后,采用一種經(jīng)濟且實用的方法制備了導電性和熱穩(wěn)定性都好的聚酰胺6基復合材料,即以絕緣的且熱穩(wěn)定性差的氧化石墨烯為填料一步法原位聚合制備分散性好的氧化石墨烯／聚酰胺6納米復合材料,其導電滲流閾值低至0.41 vol％,當氧化石墨烯的體積分數(shù)為1.64％,電導率達到0.028 Sm-1。TG和XPS分別證實了在260℃的聚酰胺6原位聚合溫度下氧化石墨烯完成了部分

3、的熱還原,從而使其導電性得以恢復。XRD,SEM和TEM觀察顯示了氧化石墨烯納米填料均勻地剝離且分散在聚酰胺6基體中。另外,熱穩(wěn)定性差的氧化石墨烯的加入對聚酰胺6的熱穩(wěn)定性未產(chǎn)生明顯的影響。這種一步法原位聚合和熱還原氧化石墨烯的方法對大量生產(chǎn)導電的聚合物基納米復合材料具有深遠的意義。同時,以在1050℃下快速熱膨脹氧化石墨得到的石墨烯為填料經(jīng)過相同方法制備石墨烯／聚酰胺6納米復合材料,并與氧化石墨烯／聚酰胺6納米復合材料作比較。