石墨烯-橡膠納米復(fù)合材料的研究.pdf

1、本文重點介紹了一種低溫?zé)釀冸x還原氧化石墨的制備方法，并采用紅外、拉曼和WAXD等表征方法研究了低溫?zé)徇€原石墨烯的機理，并在這些基礎(chǔ)上，分別采用溶液共混法及機械共混法制備了石墨烯/橡膠納米復(fù)合材料，考察了少量填充石墨烯對橡膠材料性能的影響。主要研究內(nèi)容有以下三個方面:
　　1)首先，我們介紹了一種低溫?zé)釀冸x還原氧化石墨的方法，這種方法不僅操作簡單，而且節(jié)省能源。先按照傳統(tǒng)的Hummers法先制備氧化石墨，然后將氧化石墨在水中超聲剝離

2、得到了單片層且穩(wěn)定分散的氧化石墨烯水溶液，再通過冷凍干燥的方式制備氧化石墨烯絮狀物。最后將冷凍干燥的GO在不同的溫度條件下熱還原，得到了低溫還原的石墨烯。紅外及SEM、WAXD、DSC、XPS、拉曼等表征表明，通過這種方式得到的低溫?zé)徇€原石墨烯(LT-RGO)有著很好的剝離及還原程度。通過分析原位變溫FTIR和同步輻射變溫WAXD的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)250℃是還原剝離GO絮狀體最合適的溫度。低溫?zé)徇€原的石墨烯在許多溶劑如去離子水、NMP、CHC

3、l3和THF中的溶解性較高溫?zé)徇€原的石墨烯好，且LT-RGO的比電容性質(zhì)測試表明在電流密度為6Ag-1時，比電容值可以達(dá)到446Fg-1，表明其在電子能量存儲等技術(shù)應(yīng)用方面具有很大的應(yīng)用前景。
　　2)基于氧化石墨烯和氟橡膠均可在THF中溶解，我們采用溶液復(fù)合的方法先制備了氧化石墨烯/氟橡膠納米復(fù)合材料，并在氟橡膠的二段高溫硫化過程中原位熱還原得到石墨烯/氟橡膠復(fù)合材料。SEM結(jié)果顯示石墨烯在氟橡膠基體中分散均勻。與純的氟橡膠相比

4、，添加少量的石墨烯就可顯著改善復(fù)合材料的物理機械、耐熱及導(dǎo)熱等性能。當(dāng)GO填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％時，材料相應(yīng)的拉伸模量、拉伸強度和斷裂伸長率分別提高130％、35％和30％。動態(tài)機械性能測試顯示填充石墨烯復(fù)合材料的儲能模量得到了顯著提高，而損耗因子峰位置由于石墨烯的存在限制了橡膠分子鏈的運動而降低了。熱重分析說明石墨烯的存在可以改善FKM的熱穩(wěn)定性，提高材料的使用上限溫度。
　　3）另外，通過直接在雙輥開煉機上機械共混的方法，我們將低