膨脹石墨的剝離和酯化及其在聚乙烯醇薄膜中的應用.pdf

1、本文基于水熱剝離法，以膨脹石墨為原料和陽離子表面活性劑為插層劑制備出氧化石墨烯，分別探討了在水和乙醇介質中水熱剝離的效果。選用乙醇為分散體系的剝離后的膨脹石墨與三氯氧磷的進行酯化反應。并將酯化處理后的膨脹石墨添加到聚乙烯醇（PVA）澆注薄膜中，探討了復合處理的PVA膜的阻燃性能。利用X射線衍射、紅外光譜、拉曼光譜和冷場掃描電鏡、熱失重分析等探討了水熱處理與酯化處理膨脹石墨的晶體結構、表面化學結構、形貌和力學性能等，并初步研究了剝離與酯化

2、處理后的石墨對聚乙烯醇力學增強作用以及阻燃性能的增強。實驗得出以下主要結論：
　　1、水熱剝離過程中，乙醇為剝離介質時，陽離子表面活性劑CTAB對膨脹石墨的剝離效果最好，97.6％層疊的石墨層，并出現(xiàn)了明顯的非晶結構（剝離作用），即無規(guī)分散的氧化石墨烯，1.8%膨脹石墨層間距增大（插層結構）。水作剝離介質時，同樣，表面活性劑 CTAB剝離后的效果最好，非晶剝離與未改變部分各占87.6%和12.4%，但未出現(xiàn)插層的現(xiàn)象。
　　

3、2、經(jīng)水熱處理后的膨脹石墨表面形成大量含氧官能團，主要是羥基、羧基。無論是在乙醇中還是在水作介質中，表面活性劑處理后的膨脹石墨在100-240℃范圍內出現(xiàn)明顯失重，失重率大約在30-75%之間，其中，表面活性劑1227和CTAB處理時失重明顯。且處理后的膨脹石墨明顯提高了PVA膜的拉伸斷裂強度。
　　3、三氯氧磷與膨脹石墨中的羥基發(fā)生了酯化反應。熱失重分析的結果表明：酯化后的膨脹石墨在200-600℃范圍內出現(xiàn)失重，失重率大約在5

4、0-60%，引起失重的主要原因應該與磷酸酯受熱分解密切相關。微型量熱儀（MCC）測試結果表明，經(jīng)酯化處理后的膨脹石墨在燃燒過程中由于磷酸酯的脫水而形成了碳層。酯化處理后的膨脹石墨改善了PVA薄膜的阻燃性能。
　　本文的特色與創(chuàng)新之處：
　　（1）先后對膨脹石墨進行水熱剝離和酯化處理，并將其應用于改善聚乙烯醇的阻燃性能。
　?。?）結合拉曼光譜和XRD技術對剝離后的膨脹石墨微觀結構進行表征，水熱剝離不僅使膨脹石墨產生剝離