本文關(guān)鍵詞：氧化石墨烯的化學(xué)改性及其在高分子共混中的應(yīng)用

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【摘要】：石墨烯(Graphene)是由一層碳原子構(gòu)成的二維平面薄膜,為現(xiàn)在已知的最薄材料。氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)作為石墨烯的前驅(qū)體,是石墨經(jīng)過(guò)氧化、剝離后得到的單分子層狀物質(zhì),經(jīng)過(guò)還原可以得到石墨烯。石墨烯和氧化石墨烯都具有比表面積大、綜合性能優(yōu)良的特點(diǎn),但氧化石墨烯與石墨烯不同的是它帶有很多含氧官能團(tuán),有利于其與聚合物之間的相互作用,也更容易進(jìn)行化學(xué)修飾,在各種應(yīng)用領(lǐng)域中是比較理想的原材料。研究證實(shí),氧化石墨烯的邊緣含有羧基且基面分布著羥基和環(huán)氧基,同時(shí)基面還具有由未被氧化的苯環(huán)組成的疏水性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),是一種兩親性物質(zhì)。本文針對(duì)氧化石墨烯的這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn),從提高其與聚合物相互作用的角度出發(fā)對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行了化學(xué)改性,旨在將其發(fā)展成為一種高分子共混增容劑,并且考察了其在共混中的增容效果。主要內(nèi)容有:(1)采用改進(jìn)的Hummers法,即對(duì)石墨進(jìn)行插層氧化,進(jìn)一步超聲處理進(jìn)行單分子層剝離的方法制備出了氧化石墨烯。對(duì)產(chǎn)物的各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果均顯示,采用該方法可以成功制備出高質(zhì)量的氧化石墨烯,并且與傳統(tǒng)的Hummers法相比,該方法成本更低且更安全環(huán)保。(2)利用氧化石墨烯基面上的環(huán)氧基進(jìn)行共價(jià)鍵修飾,提高其與聚合物之間的相互作用,為下面將其發(fā)展成高分子共混增容劑打下了基礎(chǔ)。主要工作有:a.首先將乙二胺與氧化石墨烯混合,利用氨基與環(huán)氧基的親核取代反應(yīng)對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行胺改性,制備出了帶有氨基的氧化石墨烯(NH2-t-GO)。b.然后將馬來(lái)酸酐接枝的聚丙烯(MAPP)與NH2-t-GO混合,利用酸酐基團(tuán)與NH2-t-GO末端氨基的反應(yīng)完成化學(xué)改性,制備出接枝有PP鏈的氧化石墨烯(PP-g-GO)。FTIR分析、XRD分析都檢測(cè)到了PP鏈的存在;TGA分析得出在PP-g-GO中MAPP的接枝率可達(dá)65.73%;拉曼光譜分析可知對(duì)石墨的氧化及修飾引入了大量缺陷,使其結(jié)晶尺寸大為減小。(3)將制備出的接枝有PP鏈的氧化石墨烯(PP-g-GO)作為高分子共混增容劑,應(yīng)用到兩種不相容的高分子聚合物PP和ABS中。主要工作有:a.按不同比例將PP和ABS熔融共混,考察了不同共混比時(shí)增容前與增容后共混材料的各項(xiàng)力學(xué)性能的改變。力學(xué)結(jié)果顯示,加入0.5 wt%的PP-g-GO后共混材料的抵抗形變能力和強(qiáng)度都有所提高,韌性則呈現(xiàn)了下降趨勢(shì)。b.固定共混比為PP/ABS=30/70,添加了不同含量的PP-g-GO,考察了增容前與增容后共混材料各項(xiàng)性能的變化。SEM圖像顯示,增容后的共混材料兩相混合均勻性明顯提高;TGA、DMA、DSC、拉伸沖擊測(cè)試以及流變性能測(cè)試結(jié)果表明,PP-g-GO的加入可以提高PP/ABS共混物的熱穩(wěn)定性、抵抗形變能力及粘度、結(jié)晶能力以及拉伸沖擊強(qiáng)度,但過(guò)多含量的PP-g-GO可能發(fā)生部分團(tuán)聚從而對(duì)性能有不利影響,且高溫熔融狀態(tài)下PP-g-GO的增容效果不明顯。
【關(guān)鍵詞】：氧化石墨烯 化學(xué)修飾 高分子共混
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O613.71;O631
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-40
• 1.1 石墨烯和氧化石墨烯簡(jiǎn)介12
• 1.2 氧化石墨烯的制備方法及結(jié)構(gòu)12-16
• 1.2.1 氧化石墨烯的制備方法12-13
• 1.2.2 氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)13-16
• 1.3 氧化石墨烯的修飾16-22
• 1.3.1 共價(jià)鍵修飾16-20
• 1.3.1.1 對(duì)羧基的修飾16-18
• 1.3.1.2 對(duì)環(huán)氧基的修飾18-20
• 1.3.2 非共價(jià)鍵修飾20-22
• 1.3.2.1 多核芳香環(huán)物質(zhì)20-21
• 1.3.2.2 表面活性劑和離子液體21
• 1.3.2.3 生物分子和大分子21-22
• 1.4 功能化氧化石墨烯在高分子材料中的應(yīng)用22-31
• 1.4.1 氧化石墨烯/聚合物納米復(fù)合材料的合成22-24
• 1.4.1.1 溶液混合22-23
• 1.4.1.2 熔融共混23-24
• 1.4.1.3 原位聚合24
• 1.4.2 氧化石墨烯/聚合物納米復(fù)合材料的性質(zhì)24-31
• 1.4.2.1 機(jī)械性能24-26
• 1.4.2.2 導(dǎo)電性能26-28
• 1.4.2.3 導(dǎo)熱性能28-29
• 1.4.2.4 其它性能29-31
• 1.5 本文的研究目的與主要內(nèi)容31-34
• 參考文獻(xiàn)34-40
• 第二章 氧化石墨烯的制備和改性40-57
• 2.1 研究背景40-42
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分42-44
• 2.2.1 原料42
• 2.2.2 氧化石墨烯（GO）的制備42-43
• 2.2.3 氨基化氧化石墨烯（NH_2-t-GO）的制備43
• 2.2.4 接枝聚丙烯鏈的氧化石墨烯（PP-g-GO）的制備43
• 2.2.5 樣品表征43-44
• 2.3 結(jié)果與討論44-53
• 2.3.1 氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)與性能44-47
• 2.3.1.1 UV分析44-45
• 2.3.1.2 FTIR分析45
• 2.3.1.3 XRD分析45-46
• 2.3.1.4 TGA分析46-47
• 2.3.2 PP-g-GO的結(jié)構(gòu)與性能47-53
• 2.3.2.1 PP-g-GO的合成路線47-48
• 2.3.2.2 FTIR分析48-49
• 2.3.2.3 XRD分析49-50
• 2.3.2.4 TGA分析50-52
• 2.3.2.5 Raman分析52-53
• 2.4 小結(jié)53-54
• 參考文獻(xiàn)54-57
• 第三章 改性氧化石墨烯在高分子共混中的應(yīng)用57-79
• 3.1 研究背景57-59
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分59-61
• 3.2.1 原料59
• 3.2.2 PP/ABS共混物的制備59-60
• 3.2.3 PP/ABS/PP-g-GO共混物的制備60
• 3.2.4 樣品表征與測(cè)試60-61
• 3.3 結(jié)果與討論61-76
• 3.3.1 不同共混比例下PP/ABS增容前后性能的比較62-65
• 3.3.1.1 PP/ABS與PP/ABS/PP-g-GO拉伸性能的比較62-64
• 3.3.1.2 PP/ABS與PP/ABS/PP-g-GO沖擊性能的比較64-65
• 3.3.2 不同增容劑添加量對(duì)PP/ABS共混體系性能的影響65-76
• 3.3.2.1 SEM分析65-67
• 3.3.2.2 TGA分析67-68
• 3.3.2.3 DMA分析68-70
• 3.3.2.4 DSC分析70-73
• 3.3.2.5 力學(xué)分析73-74
• 3.3.2.6 流變性能分析74-76
• 3.4 小結(jié)76-77
• 參考文獻(xiàn)77-79
• 第四章 結(jié)論79-80
• 作者簡(jiǎn)介80-81
• 致謝81

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 郝威;郭新立;張艷娟;王蔚妮;張靈敏;王增梅;陳堅(jiān);于金;;背柵單層石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管的構(gòu)建及可靠性研究[J];功能材料;2015年01期

2 陳輝林;付海;何穎;龔維;;ABS復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能研究[J];塑料科技;2014年10期

3 周超;陳思浩;樓建中;王繼虎;楊秋杰;劉傳榮;黃大鵬;朱同賀;;石墨烯在傳感器中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2014年S1期

4 周慧明;馬杰;楊明軒;陳君紅;;三維石墨烯宏觀體的制備及其能源中的應(yīng)用[J];能源與節(jié)能;2014年02期

5 廖華勇;陶國(guó)良;;聚丙烯/尼龍6共混物熔體的松弛時(shí)間[J];高分子材料科學(xué)與工程;2013年06期

6 孫穎;張宇;;基于石墨烯的納米復(fù)合物在生物醫(yī)學(xué)及其他領(lǐng)域中的應(yīng)用[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版);2013年01期

7 陳春銀;趙彩霞;郭威男;馬建莉;林杉;王標(biāo)兵;;尼龍11/石墨烯氧化物納米復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)流變性能[J];塑料;2012年01期

8 楊有財(cái);李榮勛;劉光燁;;基于TGA-FTIR聯(lián)用技術(shù)研究ABS樹(shù)脂的熱氧降解行為[J];分析測(cè)試學(xué)報(bào);2010年08期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 景濤;聚合物/炭黑復(fù)合材料導(dǎo)電和增韌研究[D];北京化工大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：915177