高內(nèi)相乳液模板法制備石墨烯-聚合物復(fù)合多孔材料.pdf

1、高內(nèi)相乳液(HIPE)模板法制備多孔材料(polyHIPE)由于其制備工藝簡(jiǎn)單、形態(tài)可精確控制、應(yīng)用范圍廣而成為研究熱點(diǎn)，但其力學(xué)性能受到高孔隙率和孔間連通性的限制。石墨烯作為具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和出色的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等性能的納米材料，可被用于對(duì)多種聚合物材料進(jìn)行改性和增強(qiáng)。本論文設(shè)計(jì)了不同的方法，制備一系列具有石墨烯/聚合物復(fù)合結(jié)構(gòu)的polyHIPE，對(duì)其產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究;除此以外，應(yīng)用微流變分析手段，對(duì)不同條件下不同HIPE體

2、系中的聚合反應(yīng)過(guò)程做了一定探索研究。本文主要內(nèi)容如下:
　　1.實(shí)現(xiàn)了還原石墨烯/聚合物復(fù)合多孔材料的“一鍋法”合成:制得內(nèi)相分?jǐn)?shù)為90 wt％的W/O型HIPE，HIPE的水相（內(nèi)相）由GO與化學(xué)計(jì)量的水溶性還原劑如乙二胺(EDA)等組成，油相（外相）由引發(fā)劑、乳化劑、可聚合的乙烯基單體組成。乳液可通過(guò)外相中單體的自由基聚合固化形成多孔泡沫。同時(shí)，在內(nèi)相中還原劑與GO反應(yīng)，原位生成疏水性的還原改性石墨烯(EmGO)，形成具有復(fù)合

3、結(jié)構(gòu)的孔壁。制備得到的復(fù)合多孔材料具有連通的孔結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)研究了EmGO濃度對(duì)泡孔特征幾何尺寸的影響。復(fù)合孔壁的形成使得材料的機(jī)械、介電、熱穩(wěn)定等性能都得到不同程度的提高。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引入Fe3O4粒子制備EmGO/Fe3O4協(xié)同改性polyHIPE。此外，對(duì)GO的不同還原劑對(duì)HIPE的穩(wěn)定性的影響也進(jìn)行了研究。
　　2.實(shí)現(xiàn)了氧化石墨烯/聚合物復(fù)合多孔材料的“兩步法”合成:首先通過(guò)靜電吸附制備了陽(yáng)離子乳化劑溴化十六烷基三甲銨

4、(CTAB)改性GO(CmGO)，其次再將CmGO引入HIPE制備多孔復(fù)合材料。所制備的polyHIPE具有特征的連通大孔結(jié)構(gòu)。CmGO對(duì)polyHIPE的多孔形貌無(wú)明顯影響。復(fù)合后材料的壓縮模量比之純聚合物大大提高，且隨CmGO濃度的提高而增加。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引入聚乳酸纖維，制備其與CmGO協(xié)同改性的polyHIPE。
　　3.證明了微流變法是一種有效的適用于HIPE聚合過(guò)程的監(jiān)測(cè)手段。通過(guò)微觀粒子均方位移(MSD)曲線，可