石墨烯的聚合物功能化及其對聚乳酸的改性研究.pdf

1、左旋聚乳酸(PLLA)是一種可降解、無污染的新型高分子材料，具有環(huán)保、市場潛力大等諸多優(yōu)勢，正逐漸成為材料研究和應用的熱點。但是PLLA材料脆性大、結(jié)晶度低、不耐高溫的特點限制了其在眾多領域的應用。因此對PLLA材料力學性能和結(jié)晶度的改性顯得十分必要。
　　將高強高模石墨烯引入到PLLA中可以改善其力學性能、熱穩(wěn)定性和結(jié)晶行為，但需要石墨烯在PLLA基體中有良好的分散性能且兩者界面結(jié)合性能好。因此石墨烯的功能化改性成為目前研究的熱

2、點。本文分別通過化學方法和γ射線輻照的方法將不同的聚合物分子鏈接枝到石墨烯表面，改善其物理化學性能，并表征其增強PLLA復合材料的力學性能、界面性能、結(jié)晶行為等。
　　論文首先采用乳酸縮聚功能化石墨烯的方法制備了表面接枝PLLA分子鏈的氧化石墨烯（GO-g-PLLA）。結(jié)果證明通過這種方法可以一步快捷地將PLLA接枝到氧化石墨烯(GO)表面，改變了GO表層的化學結(jié)構(gòu)，改善了其在有機溶劑中的分散性，進而改善了其在PLLA基體中的分散

3、性以及其與PLLA的界面結(jié)合強度。之后，制備了GO/PLLA以及GO-g-PLLA/PLLA復合材料，研究了其界面性能及力學性能的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GO在PLLA基體中分散較差，但其表面大量的-OH、-COOH等官能團與PLLA中的C=O結(jié)合形成氫鍵，因而也表現(xiàn)出較好的增強性能，而GO-g-PLLA在PLLA基體中分散良好，且通過機械鉚合作用與PLLA形成良好的界面結(jié)合，表現(xiàn)出良好的增強效果。當加入0.5wt％的GO-g-PLLA時，GO-

4、g-PLLA/PLLA復合材料的彎曲強度和拉伸強度相較于PLLA分別增強了114.3％和105.7％。
　　通過乳酸縮聚法制備的GO-g-PLLA增強PLLA效果較好，但其功能化方法仍然是化學合成法，會造成環(huán)境污染及資源浪費。研究表明，γ射線能量大，穿透力極強，能夠低成本、高效和均勻的將某些聚合物單體接枝到石墨烯表面。
　　因此本文又采用γ射線輻照功能化熱剝離石墨烯(TRG)的方法成功制備了表面接枝有聚甲基丙烯酸甲酯和聚醋酸