河北制備石墨烯復(fù)合材料研發(fā)

氧化石墨烯與聚合物復(fù)合材料的制備可以追溯到上個(gè)世紀(jì)。在這些復(fù)合材料中，氧化石墨通常是在水溶液中超聲剝離，盡管在當(dāng)時(shí)單層的氧化石墨烯并沒(méi)有被明確的指出，但是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這種超聲剝離后的片層非常薄，厚度在1.8~2.8nm之間，說(shuō)明得到的氧化石墨烯不超過(guò)3層[59,60]。直到2006年，Rouff等人證明了單層氧化石墨烯并制備了改性氧化石墨烯/聚苯乙烯復(fù)合材料之后[61]，利用氧化石墨烯制備復(fù)合材料的研究才真正開始受到***的重視。。石墨烯抗靜電阻燃復(fù)合材料具備優(yōu)異的抗靜電性能和阻燃性能。河北制備石墨烯復(fù)合材料研發(fā)

石墨烯表面呈惰性，不含任何活性基團(tuán)，所以與聚合物基體之間的作用力非常小，同時(shí)對(duì)加工處理也造成了一定的困難。而氧化石墨烯表面由于大量的親水基團(tuán)，因此與大多數(shù)非水溶性的聚合物也會(huì)發(fā)生不相容的情況。因此，對(duì)石墨烯以及氧化石墨烯進(jìn)行表面改性是制備聚合物/石墨烯復(fù)合材料過(guò)程中經(jīng)常會(huì)采用的一個(gè)步驟。由于氧化石墨烯表面含有豐富的羧基、羥基以及環(huán)氧等基團(tuán)，可以通過(guò)多種化學(xué)反應(yīng)以這些活性基團(tuán)為反應(yīng)點(diǎn)對(duì)石墨烯進(jìn)行改性，因此利用氧化石墨烯為前驅(qū)體制備共價(jià)改性石墨烯是目前**常用的一種方法。北京附近石墨烯復(fù)合材料生產(chǎn)企業(yè)氧化石墨烯易于接枝改性，可與復(fù)合材料進(jìn)行原位復(fù)合。

    石墨烯（graphene）是近幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型二維無(wú)機(jī)納米材料，自從其發(fā)現(xiàn)以來(lái)，石墨烯在化學(xué)、物理、材料、電子等各個(gè)領(lǐng)域顯示了廣闊的應(yīng)用前景。尤其是它極高的機(jī)械強(qiáng)度，出色的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，以及豐富的來(lái)源（石墨），使其能作為一種理想的無(wú)機(jī)納米填料來(lái)制備聚合物復(fù)合材料。但是目前為止，石墨烯材料的大規(guī)模制備，以及如何將石墨烯均勻地分散到聚合物基體中并且優(yōu)化石墨烯與聚合物基體之間的界面作用力一直是科學(xué)界及工業(yè)界尚待解決的難題。本學(xué)位論文圍繞著這些問(wèn)題，運(yùn)用了多種新穎的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)石墨烯以及功能化石墨烯材料的合成，并制備了多種高性能的石墨烯/聚合物復(fù)合材料，這些材料在航空、運(yùn)輸、生物醫(yī)藥等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

在碳納米管上負(fù)載納米粒子得到了廣泛的關(guān)注和研究，這種新型的納米結(jié)構(gòu)也已經(jīng)在生物醫(yī)藥、催化、傳感器的領(lǐng)域取得了一定的進(jìn)展。相對(duì)于碳納米管，石墨烯具有相似的穩(wěn)定的物理性質(zhì)，但是具有更高的比表面積，因此，在石墨烯上負(fù)載納米粒子同樣有希望得到新的納米結(jié)構(gòu)，并改變其物理特性而產(chǎn)生更為豐富的功能與應(yīng)用。除與納米粒子復(fù)合外，石墨烯與其他碳基納米材料也可復(fù)合組裝形成復(fù)合材料。Liu等人通過(guò)共價(jià)連接的方法制備了石墨烯/富勒烯復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)富勒烯修飾后的石墨烯非線性光學(xué)性能得到了顯著提高。Yang等人將碳納米管與石墨烯混合制備了一種新型的超級(jí)電容器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)石墨烯含量為90%時(shí)比電容高達(dá)326.5F/g。同時(shí)，許多課題組也證明石墨烯/碳納米管復(fù)合材料在制備透明導(dǎo)電薄膜方面的優(yōu)勢(shì)，他們發(fā)現(xiàn)石墨烯與碳納米管混合后制備的導(dǎo)電薄膜在性能上要優(yōu)于單一組分的導(dǎo)電薄膜。氧化石墨烯分散液（SE3122、SE3522）。

石墨烯材料具有強(qiáng)大的導(dǎo)電性能，而且石墨烯是由大量的碳原子組成，以及它具有極強(qiáng)的**性，碳原子的未成鍵π與電子之間相互作用，所以，石墨烯材料得到了廣泛的應(yīng)用。此外，石墨烯材料還具有其他性質(zhì)，例如：電學(xué)性質(zhì)、電子傳輸性。石墨烯電流遷移率逐漸提高，而且其遷移率也在以光的速度來(lái)計(jì)算，已經(jīng)達(dá)到***時(shí)期，而且也是硒化鉛等半導(dǎo)體材料所無(wú)法比擬的。經(jīng)過(guò)對(duì)石墨烯性能的研究，研究發(fā)現(xiàn)石墨烯材料并不均衡，而且石墨烯的機(jī)械性能也成為了石墨烯的主要性能之一，就目前的情況而言，石墨烯復(fù)合材料的研究已經(jīng)成為了主要研究的問(wèn)題之一。石墨烯的出現(xiàn)，使得石墨烯復(fù)合材料的強(qiáng)度有所提高，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，與不添加石墨烯的復(fù)合材料相比，添加了石墨烯的復(fù)合材料的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于不添加的，并且復(fù)合材料的強(qiáng)度可以提高二分之一甚至一倍。此外，經(jīng)過(guò)氧化處理的石墨烯的斷裂強(qiáng)度較高，并增強(qiáng)了石墨烯的緊密型與連接性，想要制成石墨烯水凝膠，必須要使用經(jīng)過(guò)氧化處理過(guò)的石墨烯。氧化石墨還可以應(yīng)用于鋰電正負(fù)極材料的復(fù)合、催化劑負(fù)載等。河北合成石墨烯復(fù)合材料研發(fā)

應(yīng)用于鋰電正負(fù)極材料，還可以應(yīng)用于橡膠、塑料、樹脂、纖維等高分子復(fù)合材料領(lǐng)域。河北制備石墨烯復(fù)合材料研發(fā)

氧化石墨烯在聚合物基體中可以限制聚合物鏈的流動(dòng)性，在燃燒過(guò)程中，各向異性氧化石墨烯形成碳層網(wǎng)絡(luò)，阻礙降解產(chǎn)物的逸出。還原后石墨烯還具有較高熱導(dǎo)率，有助于燃燒區(qū)域狙擊的熱量擴(kuò)散，因此氧化石墨烯/聚合物復(fù)合材料可用作阻燃材料。此外，氧化石墨烯還可提高PS、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯等聚合物的耐熱性60,61。這是因?yàn)檠趸┑暮趸鶊F(tuán)與聚合物的氫鍵配位后，使復(fù)合材料的自由離子量縮減，進(jìn)而在一定程度上降低了復(fù)合材料的振動(dòng)頻率。研究人員通過(guò)共混法，以氧化石墨烯和混合材料樹脂用作原材料，進(jìn)行氧化石墨烯聚合物復(fù)合材料的制備。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)所制備的復(fù)合樹脂材料與單純的樹脂相比，耐熱性能有了***的提升，這無(wú)疑為耐熱材料的良好應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，也推動(dòng)了耐熱材料的發(fā)展62。河北制備石墨烯復(fù)合材料研發(fā)