石墨烯復(fù)合材料吸附

納米粒子作為填料制備的高分子復(fù)合材料具有優(yōu)異的性能，廣泛應(yīng)用于汽車、飛機(jī)、建筑、電子器件等領(lǐng)域。其中性能的提升與納米粒子在復(fù)合材料中的分散狀態(tài)和納米粒子與高分子基體之間的相互作用有很大的關(guān)系1-5。多數(shù)納米粒子與高分子不相容，在復(fù)合材料中無法形成均相體系，從而制約納米粒子對高分子復(fù)合材料的增強(qiáng)作用6,7。GO表面有豐富的官能團(tuán)，與很多高分子材料之間有較高相容性，可以用作多種高分子復(fù)合材料增強(qiáng)填料，復(fù)合后可以為復(fù)合材料帶來力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等多方面性能的提升。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。石墨烯復(fù)合材料吸附

除作為添加劑增強(qiáng)聚合物性能外，氧化石墨烯也可單獨(dú)作為一種功能材料使用。如氧化石墨烯可作為活性吸附劑吸附廢氣，Bandosz課題組報(bào)道了氧化石墨烯對氨氣有效的吸附。氧化石墨烯也同樣在生物領(lǐng)域表現(xiàn)出了重要的應(yīng)用價(jià)值，它能作為一種新型的分子探針有效地檢測生物分子。Yang等人研究了氧化石墨烯作為藥物載體對阿霉素（DXR）的負(fù)載及可控釋放，他們發(fā)現(xiàn)阿霉素通過π-π共軛作用吸附于氧化石墨烯上，并且通過調(diào)節(jié)體系的pH值可以對阿霉素的釋放進(jìn)行調(diào)控，證明了氧化石墨烯在藥物控制釋放領(lǐng)域的潛力。**近，Ruoff課題組開發(fā)了一種以氧化石墨烯為結(jié)構(gòu)單元的新型類似于紙材料，他們通過將氧化石墨烯的水溶液在微孔濾膜上過濾，得到了這種氧化石墨烯紙。這種材料具有規(guī)整的互鎖式排列結(jié)構(gòu)，楊氏模量可高達(dá)40GPa，可有望廣泛應(yīng)用于電子元件，可控透氣性膜等領(lǐng)域。云南制備石墨烯復(fù)合材料有哪些可應(yīng)用于電機(jī)、變壓器、電力電纜、電氣柜、新能源汽車、風(fēng)力發(fā)電、電觸頭材料等領(lǐng)域。

由于表面富含活性含氧基團(tuán)，能與一些含極性基團(tuán)的聚合物產(chǎn)生較強(qiáng)的作用力，所以氧化石墨烯通常被作為一種納米填料添加到聚合物當(dāng)中以增強(qiáng)聚合物的物理性能。Liang等人報(bào)道了用氧化石墨烯增強(qiáng)聚乙烯醇的研究，他們發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯添加量*為0.7wt%時(shí)，聚合物的力學(xué)性能就得到了***的提高，如楊氏模量提高了76%，而比較大拉伸強(qiáng)度提高了62%[62]。Cai等人利用氧化石墨烯增強(qiáng)聚氨酯，發(fā)現(xiàn)當(dāng)氧化石墨烯添加量為4.4wt%時(shí)，聚合物基體的楊氏模量和硬度分別增加了900%和327%[63]。Xu等人同樣制備了氧化石墨烯/聚乙烯醇復(fù)合材料，不過他們用了一種新穎的抽濾成膜的方式，在得到的復(fù)合材料薄膜中，由于真空抽濾產(chǎn)生的向下的吸引力，使二維的氧化石墨烯片層以有序的狀態(tài)排列于聚合物基體之中，得到―磚墻式‖結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料薄膜[64]。這種復(fù)合材料的性能變化與氧化石墨烯含量的變化成近似正比的關(guān)系，如圖1-5所示。Putz等人同樣用這種方法制備了高含量氧化石墨烯的聚乙烯醇及聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料，這種材料的楊氏模量更是可高達(dá)接近40GPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一般聚合物/無機(jī)納米復(fù)合材料所能達(dá)到的力學(xué)性能范圍[65]。

材料的結(jié)晶無疑與材料的性能和應(yīng)用息息相關(guān)65。將氧化石墨烯與結(jié)晶材料復(fù)合，進(jìn)而進(jìn)行材料結(jié)晶過程的定向調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)材料性能的有效提升66。例如通過差熱法研究發(fā)現(xiàn)，氧化石墨烯的負(fù)載量在不斷的提升的同時(shí)，聚合物類氧化石墨烯的結(jié)晶現(xiàn)象也得到了有效的緩解。隨著溫度的不斷降低，與原材料相比，氧化石墨烯聚合物復(fù)合材料的結(jié)晶速度變得緩慢。與此同時(shí)，材料的基本結(jié)構(gòu)并沒有隨著溫度的降低而發(fā)生明顯的改變。由此可見，一些氧化石墨烯聚合物復(fù)合材料可以被應(yīng)用于各種低溫環(huán)境當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)耐低溫材料的更加廣泛的應(yīng)用。常州第六元素建有自動控制規(guī)?；a(chǎn)線，市場占有率居國內(nèi)外前列。

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。主要通過將GO與橡膠分子交聯(lián)，或?qū)O改性，增強(qiáng)其對橡膠分子的親和性來實(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GO和SBR相互作用的影響。常州第六元素?fù)碛醒趸母咝Ъ兓夹g(shù)。全國新型石墨烯復(fù)合材料商家

常州第六元素?fù)碛惺纳疃炔鍖雍透呓怆x率的制備技術(shù)。石墨烯復(fù)合材料吸附

用油胺與十八胺對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。無論在玻璃態(tài)和橡膠態(tài)，改性的GO-SBR與純GO-SBR相比儲能模量均大幅提高；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倍石墨烯復(fù)合材料吸附