石墨烯是一種新型的、由sp~2雜化的碳原子形成的二維納米材料,具有優(yōu)異的物理、化學性能。除單獨使用外,石墨烯還可作為一種納米材料增強體填充于聚合物中,以期制備出高性能的復合材料。因此,如何綠色、高效制備高質(zhì)量的石墨烯及功能化石墨烯對于其開發(fā)和應用至關重要。為此,本文首先采用液相剝離的基本理論,利用高壓均質(zhì)法,選用一系列新型的分散劑進行輔助剝離石墨粉,制備高質(zhì)量的少層石墨烯,制備了不同含量的石墨烯/聚酰胺66（PA66）復合材料。爾后通過狄爾斯-阿爾德（D-A）反應直接對石墨烯進行了共價功能化,獲得了與PA66之間混溶性良好改善的功能化石墨烯,并進一步制備了高性能的石墨烯/PA66復合纖維。主要內(nèi)容概述如下:（1）結(jié)合超聲波和高壓均質(zhì)機處理的方法,選擇N-甲基吡咯烷酮（NMP）/Na OH為分散體系,制備了高質(zhì)量的少層石墨烯,石墨烯分散液濃度可達0.47 mg/m L。（2）選用水作為剝離介質(zhì),直接使用高壓均質(zhì)法制備了高質(zhì)量少層石墨烯。對比了三種表面活性劑的剝離效果,發(fā)現(xiàn)吐溫80（TW80）的剝離效果最好,最終石墨烯分散液濃度可達1.71 mg/m L,石墨烯單層率為34%。（3）選用聚... 

【文章頁數(shù)】：165 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 石墨烯的結(jié)構(gòu)與性能
        1.2.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)
        1.2.2 石墨烯的性能
    1.3 液相剝離法制備石墨烯
        1.3.1 液相剝離機理
        1.3.2 液相剝離介質(zhì)的選擇
        1.3.3 液相剝離方法的選擇
    1.4 石墨烯的改性
        1.4.1 石墨烯的共價修飾
        1.4.2 石墨烯的非共價改性
    1.5 石墨烯在聚合物改性中的應用
        1.5.1 高強、高模、高韌性聚合物
        1.5.2 柔性電子器件
        1.5.3 可穿戴應變傳感器
        1.5.4 柔性超級電容器
        1.5.5 高導熱聚合物
    1.6 聚酰胺66簡介
        1.6.1 聚酰胺66的結(jié)構(gòu)與性能
        1.6.2 聚酰胺66的改性研究
    1.7 課題目的意義及研究內(nèi)容
        1.7.1 課題目的及意義
        1.7.2 主要研究內(nèi)容
第二章 少層石墨烯的制備—超聲波和高壓均質(zhì)機輔助處理法
    2.1 前言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 化學試劑與儀器
        2.2.2 石墨烯分散液的制備
        2.2.3 石墨烯的結(jié)構(gòu)測試與表征
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 石墨烯分散液的紫外光譜分析
        2.3.2 石墨烯的形貌分析
        2.3.3 石墨烯的結(jié)構(gòu)分析
        2.3.4 石墨烯分散液的濃度分析
        2.3.5 石墨烯的剝離過程和機理
    2.4 結(jié)論
第三章 少層石墨烯的制備—不同表面活性劑輔助高壓均質(zhì)法
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗試劑及儀器
        3.2.2 石墨烯分散液的制備
        3.2.3 石墨烯的測試與表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 石墨烯分散液的UV-vis光譜分析
        3.3.2 均質(zhì)工藝對石墨烯濃度的影響
        3.3.3 石墨烯的形貌分析
        3.3.4 石墨烯的結(jié)構(gòu)分析
    3.4 結(jié)論
第四章 SMA輔助剝離少層石墨烯及其在聚酰胺66復合材料中的應用
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 試劑與儀器
        4.2.2 .少層石墨烯的制備
        4.2.3 石墨烯/PA66復合材料的制備
        4.2.4 所得石墨烯的測試與表征
        4.2.5 石墨烯/PA66復合材料的測試與表征
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 剝離工藝對石墨烯分散液濃度的影響
        4.3.2 石墨烯的形貌與結(jié)構(gòu)分析
        4.3.3 石墨烯的剝離與穩(wěn)定機理
        4.3.4 石墨烯/PA66復合材料的性能研究
    4.4 結(jié)論
第五章 單寧酸輔助剝離石墨烯及其增強聚酰胺66纖維的研究
    5.1 前言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 實驗試劑與儀器
        5.2.2 石墨烯分散液的制備
        5.2.3 GS-TA/PA66 復合纖維的制備
        5.2.4 所得石墨烯(GS-TA)的測試及表征
        5.2.5 GS-TA/PA66 復合纖維的測試及表征
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 工藝參數(shù)對于石墨烯剝離效率的影響
        5.3.2 石墨烯的形貌結(jié)構(gòu)
        5.3.3 石墨烯的結(jié)構(gòu)分析
        5.3.4 石墨烯的剝離和穩(wěn)定機理
        5.3.5 GS-TA/PA66 復合纖維的性能研究
    5.4 本章小結(jié)
第六章 基于D-A反應制備功能化石墨烯及其增強聚酰胺66纖維
    6.1 前言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 實驗試劑及儀器
        6.2.2 實驗過程
        6.2.3 功能化石墨烯的測試與表征
        6.2.4 FGN/PA66復合纖維的測試與表征
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 功能化石墨烯的結(jié)構(gòu)與形貌
        6.3.2 功能化石墨烯的熱穩(wěn)定性分析
        6.3.3 功能化石墨烯的溶度參數(shù)分析
        6.3.4 功能化石墨烯在PA66基質(zhì)中的分散性
        6.3.5 復合纖維的性能分析
    6.4 結(jié)論
第七章 氨基化石墨烯的制備及其增強聚酰胺66纖維的研究
    7.1 前言
    7.2 實驗部分
        7.2.1 實驗試劑及儀器
        7.2.2 實驗過程
        7.2.3 功能化石墨烯(G-MDA)的測試與表征
        7.2.4 G-MDA/PA66 復合纖維的測試與表征
    7.3 結(jié)果與討論
        7.3.1 不同尺寸原始石墨烯的形貌結(jié)構(gòu)
        7.3.2 功能化石墨烯(G-MDA)的化學結(jié)構(gòu)分析
        7.3.3 G-MDA的形貌結(jié)構(gòu)分析
        7.3.4 G-MDA的接枝率分析
        7.3.5 G-MDA的導電性能分析
        7.3.6 SG-MDA的溶度參數(shù)分析
        7.3.7 SG-MDA/PA66 復合纖維的結(jié)構(gòu)與性能
    7.4 結(jié)論
第八章 結(jié)論與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 展望
參考文獻
發(fā)表論文及參與科研情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]直接液相剝離法制備無缺陷石墨烯[J]. 石夢燕,張曉鳳,王孝英,王文珠,蔣曉青.  南京師范大學學報(工程技術版). 2014(02)
[2]A fluid dynamics route for producing graphene and its analogues[J]. Min Yi,Zhigang Shen,Jinyang Zhu.  Chinese Science Bulletin. 2014(16)
[3]功能化碳納米管的制備及功能化碳納米管/尼龍6復合纖維[J]. 侯立晨,劉海輝,王寧,彭偉偉,譚勇,張興祥.  復合材料學報. 2013(01)

博士論文
[1]高壓均質(zhì)法輔助液相剝離二維層狀材料及其與高分子材料的復合研究[D]. 尚京旗.華南理工大學 2017

碩士論文
[1]聚酰胺纖維的表面改性及其性能研究[D]. 胡尉博.武漢理工大學 2016



本文編號：3662229