制備石墨烯復(fù)合材料圖片

氧化石墨烯在聚合物基體中可以限制聚合物鏈的流動性，在燃燒過程中，各向異性氧化石墨烯形成碳層網(wǎng)絡(luò)，阻礙降解產(chǎn)物的逸出。還原后石墨烯還具有較高熱導(dǎo)率，有助于燃燒區(qū)域狙擊的熱量擴(kuò)散，因此氧化石墨烯/聚合物復(fù)合材料可用作阻燃材料。此外，氧化石墨烯還可提高PS、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯等聚合物的耐熱性60,61。這是因?yàn)檠趸┑暮趸鶊F(tuán)與聚合物的氫鍵配位后，使復(fù)合材料的自由離子量縮減，進(jìn)而在一定程度上降低了復(fù)合材料的振動頻率。研究人員通過共混法，以氧化石墨烯和混合材料樹脂用作原材料，進(jìn)行氧化石墨烯聚合物復(fù)合材料的制備。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)所制備的復(fù)合樹脂材料與單純的樹脂相比，耐熱性能有了***的提升，這無疑為耐熱材料的良好應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，也推動了耐熱材料的發(fā)展62。氧化石墨烯分散液在水中具有很好的分散性，樣品單層率＞90%，產(chǎn)品經(jīng)輕微攪拌就可與水相互溶。制備石墨烯復(fù)合材料圖片

對氧化石墨烯的化學(xué)還原早在1962年就有過文獻(xiàn)報(bào)道，Boehm等人發(fā)現(xiàn)片層氧化石墨能在堿性，水合肼，硫化氫或二價鐵離子的條件下還原成只含少量H和O的碳納米片層[49]。2007年，Ruoff等人系統(tǒng)的研究了水合肼對氧化石墨烯的還原，他們先將氧化石墨在水中進(jìn)行超聲剝離得到穩(wěn)定分散的氧化石墨烯水溶液，再加入水合肼，并在80°C左右回流，發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，許多黑色固體顆粒從溶液體系中沉淀下來。說明隨著含氧基團(tuán)的離去，石墨烯片層間的π-π共軛作用增強(qiáng)致使石墨烯在水中發(fā)生了不可逆的團(tuán)聚[89]。這種團(tuán)聚現(xiàn)象可以通過對氧化石墨烯的表面修飾得到控制，比如，Ruoff等人在氧化石墨烯水溶液中加入聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）后再進(jìn)行還原，由于PSS與石墨烯的非共價作用，抑制了石墨烯的團(tuán)聚，得到了穩(wěn)定的單層石墨烯溶液[90]。隨后，各種表面活性劑[91]，共軛聚合物[92,93]，共軛小分子[94,95]等也被用來非共價修飾還原石墨烯。還原氧化石墨烯之前對之進(jìn)行共價改性也能抑制石墨烯的團(tuán)聚，如Ruoff等人先用異氰酸苯酯對氧化石墨烯改性，再用二甲肼還原，同樣得到穩(wěn)定的石墨烯溶液[96]。用聚合物對氧化石墨烯進(jìn)行共價改性后再還原也是目前常用的制備可溶性石墨烯的方法。貴州石墨烯復(fù)合材料改性常州第六元素?fù)碛谢厥?循環(huán)氧化技術(shù)等自主知識產(chǎn)權(quán)。

  由于氧化石墨烯上的含氧基團(tuán)，可以在特定條件下去除而部分恢復(fù)石墨烯的一些本征的性質(zhì)如導(dǎo)電性，因此，目前對于氧化石墨烯的應(yīng)用，主要是作為制備石墨烯以及石墨烯基復(fù)合材料的前驅(qū)體，用氧化石墨烯作為制備石墨烯前驅(qū)體的研究將在下個小節(jié)中重點(diǎn)介紹。實(shí)際上，由于氧化石墨烯本身所具有的一些吸引人的性質(zhì)，如二維納米結(jié)構(gòu)、活性的表面基團(tuán)、高比表面積、良好的力學(xué)性能等，氧化石墨烯也被***用于一些復(fù)合材料以及功能材料。中。。  

 石墨烯的研究熱潮也吸引了國內(nèi)外材料制備研究的興趣，石墨烯材料的制備方法已報(bào)道的有：機(jī)械剝離法、化學(xué)氧化法、晶體外延生長法、化學(xué)氣相沉積法、有機(jī)合成法和碳納米管剝離法等。1、微機(jī)械剝離法2004年，Geim等***用微機(jī)械剝離法，成功地從高定向熱裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剝離并觀測到單層石墨烯。Geim研究組利用這一方法成功制備了準(zhǔn)二維石墨烯并觀測到其形貌，揭示了石墨烯二維晶體結(jié)構(gòu)存在的原因。微機(jī)械剝離法可以制備出高質(zhì)量石墨烯，但存在產(chǎn)率低和成本高的不足，不滿足工業(yè)化和規(guī)模化生產(chǎn)要求，目前只能作為實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模制備。2、化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法(ChemicalVaporDeposition，CVD)***在規(guī)模化制備石墨烯的問題方面有了新的突破。CVD法是指反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面，進(jìn)而制得固體材料的工藝技術(shù)。麻省理工學(xué)院的Kong等、韓國成均館大學(xué)的Hong等和普渡大學(xué)的Chen等在利用CVD法制備石墨烯。他們使用的是一種以鎳為基片的管狀簡易沉積爐，通入含碳?xì)怏w，如：碳?xì)浠衔?，它在高溫下分解成碳原子沉積在鎳的表面,形成石墨烯，通過輕微的化學(xué)刻蝕，使石墨烯薄膜和鎳片分離得到石墨烯薄膜。玻纖增強(qiáng)復(fù)合料材質(zhì)地輕、流動性好，良好的加工性能。

石墨烯先和聚合物單體或者預(yù)聚物混合均勻，有時候也可以在合適的溶劑中混合，然后進(jìn)行聚合反應(yīng)。化學(xué)改性或者還原的氧化石墨烯表面含有或殘留一些官能團(tuán)，這些官能團(tuán)能直接與聚合物共價連接，也能作為反應(yīng)點(diǎn)對石墨烯進(jìn)行進(jìn)一步的改性，比如利用ATRP共價接枝上聚合物鏈[138,159]。目前報(bào)道的利用原位聚合法制備的復(fù)合材料包括聚氨酯[160]、聚苯乙烯[161]、聚甲基丙烯酸甲酯[162]、環(huán)氧樹脂[163,164]、聚硅氧烷[140]等。原位聚合法的優(yōu)點(diǎn)在于它能使聚合物和填料之間形成很強(qiáng)的界面作用，有利于應(yīng)力傳遞，同時也能使納米填料均勻的分散在基體中。但是，體系的粘度通常會隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行而增加，這會給后續(xù)處理以及材料成型上帶來一定的麻煩。高導(dǎo)電石墨烯銅復(fù)合材料又稱為超級銅。福建導(dǎo)電石墨烯復(fù)合材料圖片

氧化石墨烯分散液為棕黑色溶液。制備石墨烯復(fù)合材料圖片

Li等人58制備了氧化石墨烯/SBS復(fù)合材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯在基體中具有良好的分散性，并且氧化石墨烯和基體之間的界面作用很強(qiáng)，從而在還原后提高了復(fù)合材料的導(dǎo)電性，其導(dǎo)電滲流閾值低至0.12vo1.%。陳翔峰等人59制備了氧化石墨烯/丙烯腈苯乙烯導(dǎo)電復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯的徑厚比對復(fù)合材料的體積電阻率有很大影響，徑厚比大能夠使其在基體中更易形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而降低復(fù)合材料的電阻率。此外，不同的加工的方式也會導(dǎo)致材料性能差異。制備石墨烯復(fù)合材料圖片