氨基功能化石墨烯-聚氨酯復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、石墨烯是繼富勒烯、碳納米管之后發(fā)現(xiàn)的新型材料，具有許多優(yōu)異的性質(zhì)，如:高比表面積、良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性等。一直以來(lái)受到研究者們的關(guān)注，已被廣泛用于復(fù)合材料的制備。又因石墨烯自身非常容易聚集，反應(yīng)活性不高且與有機(jī)高分子之間很難相容，導(dǎo)致其很難直接用到聚合物/石墨烯復(fù)合材料的制備。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本論文分別對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行非共價(jià)鍵法和共價(jià)鍵法修飾，并將其中一種功能化石墨烯用于水性聚氨酯中，制備復(fù)合材料，探究石墨烯對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。本論

2、文的主要內(nèi)容如下:
　　1.非共價(jià)法改性石墨烯。將氧化石墨烯與制備的陽(yáng)離子水性聚氨酯按照1∶10的比例混合反應(yīng)，最后用水合肼還原，從而得到陽(yáng)離子功能化石墨烯。將制得的產(chǎn)物分別超聲剝離分散在DMF、丙酮以及乙醇中，可觀察到該功能化石墨烯能穩(wěn)定分散在此三種有機(jī)溶劑中且長(zhǎng)期穩(wěn)定存在。另外，利用XRD、Raman、TEM等手段對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，結(jié)果顯示，陽(yáng)離子水性聚氨酯成功吸附在石墨烯的表面。
　　2.共價(jià)法改性石墨烯。先通過(guò)2，

3、4-甲苯二異氰酸酯(2，4-TDI)與氧化石墨烯反應(yīng)，再用水合肼還原，制備表面含伯氨基的功能化石墨烯(N-FGNs)。通過(guò)XRD、XPS等表征手段對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，結(jié)果表明，2，4-甲苯二異氰酸酯通過(guò)與氧化石墨烯上的羥基反應(yīng)形成的氨基甲酸酯鍵將-NCO基團(tuán)連接在其表面，經(jīng)水合肼還原后的石墨烯表面含有伯氨基。
　　3.氨基功能化石墨烯/聚氨酯復(fù)合材料的制備。以PTMG、IPDI、DMPA為原料制備水性聚氨酯預(yù)聚體，再將N-FGNs

4、按照不同的比例加入到預(yù)聚體中，并用三乙胺中和制備氨基功能化石墨烯/水性聚氨酯復(fù)合材料。由TEM、SEM表征可知，氨基功能化石墨烯可均勻的分散在水性聚氨酯中且與水性聚氨酯之間具有優(yōu)異的相容性。通過(guò)對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能的測(cè)試可知氨基功能化石墨烯的加入對(duì)水性聚氨酯的拉伸力度和儲(chǔ)模能量都有影響，結(jié)果顯示，隨著氨基功能化石墨烯含量的增加，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。當(dāng)N-FGNs的添加量為1wt％時(shí)，該復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度相對(duì)于純的PU材料提升了7