壳聚糖/氧化石墨烯纳米复合材料的形态和力学性能研究

通过溶液共混法成功制备了氧化石墨烯/壳聚糖纳米复合材料. 透射电镜(TEM)结果表明, 氧化石墨烯纳米粒子在壳聚糖基体中分散良好. 拉伸实验结果表明, 随氧化石墨烯含量的增加, 氧化石墨烯/壳聚糖纳米复合材料的杨氏模量和拉伸强度均显著改善, 加入4 wt%的氧化石墨烯能够使纳米复合材料的杨氏模量和拉伸强度分别提高123%和117%|但另一方面, 却也在一定程度上使复合材料的断裂伸长率或韧性下降.     

聚碳酸1,2-丙二酯/蒙脱土复合材料的制备与性能

利用阳离子交换法,以十六烷基三甲基溴化铵(HTAB)改性钠基蒙脱土制备了有机改性蒙脱土(OMMT),OMMT的层间距达到了2nm,比普通的钠基蒙脱土增加了0.74nm.采用熔融插层法制备了插层-絮凝型PPC/OMMT复合材料,当复合材料中OMMT含量为5wt%时,复合材料的杨氏模量较纯PPC树脂大幅度提高了61.8%,同时玻璃化温度(Tg)提高了2.4℃,热分解温度提高了32.3℃.因此,OMMT对大幅度提高PPC的杨氏模量具有很大的潜力.     

硅烷功能化石墨烯/硅树脂纳米复合材料的制备与表征

先用乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)和二甲肼改性并还原氧化石墨烯(GO),制备A-171功能化的石墨烯(FG).研究结果表明A-171与GO上的羟基发生了反应,以共价键连接到了石墨烯的表面;FG能在四氢呋喃中均匀分散并且剥离成厚度约为0.9 nm的单一片层,其干燥后表面呈褶皱状.然后将FG与双组分硅树脂用溶液共混法制备了FG/硅树脂纳米复合材料.运用X射线衍射、扫描电子显微镜、动态热机械分析、拉伸试验等手段分析了复合材料的形态与性能,结果表明,与未处理过的石墨烯相比,FG在复合材料中有更好的分散和更强的界面作用.含0.5 wt%FG的复合材料的拉伸强度较硅树脂提高了87.7%,玻璃化温度提高了23.9℃,失重5%时的温度也提高了20.1℃.     

TiO2/氧化石墨烯光催化降解亚甲基蓝性能研究

理想的石墨烯具有二维平面结构,其具有良好的机械性能、热导率、高电子迁移率和量子霍尔效应。本文以改进的Hummers法制得氧化石墨烯(Graphene Oxide),超声处理和水热法制备了氧化石墨烯(GO)负载量分别为1.0 wt%、1.5 wt%,2.0 wt%,2.5 wt%的TiO_2/GO复合材料,并通过XRD、TEM等表征手段观察了复合材料的晶相和结构,探讨光催化降解亚甲基蓝性能。结果表明:较之TiO_2,复合材料均具有更大的表面积、更好的亲水性和更强的光催化性能;反应浓度均为2 g·L~(-1)的复合材料,光催化降解10 ppm亚甲基蓝,氧化石墨烯负载量为1.5 wt%的TiO_2/GO复合材料,1 h光催化降解率可达86%,效果最佳。TiO_2/GO复合材料吸附容量大,稳定性良好,能够高效光催化降解偶氮型染料,有望在进一步改良性能后广泛应用于降解工业废水领域。     

多巴胺改性氧化石墨烯对TDE-85环氧树脂的增韧研究

采用多巴胺改性氧化石墨烯(DGO)对TDE-85进行增韧研究.研究发现,与纯TDE-85和TDE-85/GO复合材料相比,DGO的加入在保持TDE-85良好耐热性的同时使其力学性能得到了提高.尤其是当DGO的含量为0.05 wt%时,TDE-85/DGO复合材料的韧性(临界应力强度因子,KIc)提高了284.2%.这可归结为DGO与TDE-85基体树脂的界面结合性较好,当裂纹扩展时在DGO处出现了明显的裂纹阻碍和偏转现象.     

石墨烯-聚酰亚胺复合薄膜的制备及性能表征

首先制备可均匀分散于N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)中的氧化石墨烯片(GO),将GO的DMF分散液与聚酰胺酸(PAA)的DMF溶液进行液相共混,然后流延成膜制得GO-PAA复合薄膜,最后将PAA进行热酰亚胺化处理,在此过程中GO被原位还原为石墨烯(GS),从而获得石墨烯-聚酰亚胺(GS-PI)复合薄膜.将具有不同石墨烯含量的复合薄膜样品分别进行热重分析及力学和电学性能测试.结果表明,随着GS含量的增加GS-PI复合薄膜的表面电阻率逐渐降低.使用1.0 wt%的GO制备的GS-PI复合薄膜的表面电阻率降至106Ω,此后趋于稳定.在GO不高于0.6 wt%的用量下制备的复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率可发生同步增加;至GO用量为0.6 wt%二者的增强都达到最高值.此后继续增加GS含量,拉伸模量持续提高,断裂伸长率出现下降.在实验涉及的范围内,复合薄膜保持良好的延展性和热稳定性.     

气相生长碳纤维/形状记忆聚氨酯复合薄膜的力学及形状记忆性能研究

采用溶液混合法制备了不同含量的气相生长碳纤维(VGCF)增强形状记忆聚氨酯(SMPU)的复合材料薄膜,测试分析了纯SMPU及VGCF/SMPU复合材料薄膜的力学性能及形状记忆性能.结果表明,制得的复合材料薄膜在VGCF含量达到9 wt%时,VGCF在SMPU基体中仍具有较好的分散性;SMPU与VGCF复合后,得到的复合材料薄膜的拉伸强度和刚度有较大程度的提高,含量达到9 wt%时复合材料薄膜的拉伸强度比纯SMPU提高66%,弹性模量提高300%,储能模量也有较大程度提高;SMPU与VGCF复合后,形状记忆性能有一定的下降,但经过适当预处理后,其形状记忆性能可以基本接近纯SMPU.     

一步法制备蒙脱土-石墨烯协同增强聚乙烯醇复合材料

以蒙脱土(MMT)和石墨烯(rGO)为填料,一步法制备了MMT-rGO/PVA纳米复合材料,并研究了不同MMT/rGO比例对PVA复合膜力学性能的影响.结果表明,剥离的MMT片层能够有效阻止石墨烯在被还原过程中的团聚.MMT-rGO二元填料与PVA间形成氢键,极大地改善了填料与聚合物间的界面结合,能够协同提高PVA复合膜的力学性能.1 wt%MMT-GE(2∶1)/PVA复合材料的拉伸强度和杨氏模量最高,分别为85.1 MPa和1627.8 MPa,比纯PVA分别提高了46%和62%.此方法为制备高性能聚合物复合材料提供了有效的途径.     

氧化石墨烯/PMMA和表面官能化的石墨烯/PMMA复合材料的制备及其力学性能的研究

使用简单的溶液共混的方法制备了氧化石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯(GO/PMMA)和表面官能化的石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料.通过透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察了石墨烯及复合材料的表观形貌.通过拉伸实验表征了其力学性能,研究发现随着石墨烯的加入,其拉伸强度和断裂伸长率都有所改善,而且表面官能化的石墨烯的复合材料的改善效果要优于氧化石墨烯.     

氧化石墨烯增强卡拉胶复合膜的制备与性能

在Hummers法基础上制得了氧化石墨烯(GO), 采用流延法制备了氧化石墨烯/κ-卡拉胶(GO/κ-Car)复合膜材料. 结合红外光谱、 扫描电子显微镜及热重分析对其结构进行表征. 探讨了不同条件所得膜的成膜性、 溶解性、 透气性和力学性能, 得到性质稳定GO/κ-Car复合膜的制备条件为15.0 g 3%的κ-Car溶液、0.040 g GO粉末及5.0 g 8%的PVA溶液于75 ℃搅拌混合5 h后, 流延铺平, 于30 ℃烘干6.5 h. GO质量分数为5%的GO/κ-Car复合膜的最大负荷、 拉伸强度及杨氏模量分别是对照组κ-Car膜的1.5倍、 1.5倍和1.6倍. 同时, GO/κ-Car复合膜具有较强的透气性能, 且保留了κ-Car清除羟基自由基的生物性能.     

聚乙烯醇/层状双金属氢氧化物复合膜的原位制备及其性能研究

采用一步水热法,原位制备了聚乙烯醇(PVA)/层状双金属氢氧化物(LDH)复合材料(PVA/LDH).与溶液共混法相比,原位生成法具有实验操作简单、制备周期短等优势.广角X射线衍射(WXRD)结果显示,利用该方法可在PVA溶液中原位生成晶型完整的LDH片状粒子.与溶液共混法制备所得复合体系的流变行为不同,原位合成体系在低剪切速率下的表观黏度随LDH含量的增加而下降.得益于LDH在PVA中的良好分散,填料含量为1.0 wt％时,复合膜的力学拉伸强度及弹性模量较纯PVA膜分别提高105.40％和133.20％.在保持复合材料高透光性基础上,薄膜的耐水性也有一定的提升,但其耐水蒸汽的提高仅当LDH含量达3.0 wt％才有所体现.     

乙醇胺功能化石墨烯及其PVB复合材料的制备

采用乙醇胺对石墨烯进行改性,一步合成了乙醇胺功能化石墨烯(EFG),探讨了实验条件对该过程的影响.结果表明,乙醇胺在对石墨烯进行功能化的同时还能起到还原氧化石墨烯(GO)的作用,反应产物的吸光度随着乙醇胺的用量、反应温度、反应体系pH值和反应时间的增加而增加,而产物中N元素的含量则随之减小,最佳合成条件为:乙醇胺与GO的质量比为4.0,反应温度50℃,体系pH 7.0,反应时间12 h.然后分别采用溶液共混法和原位还原法,制备了两种不同的EFG/聚乙烯醇缩丁醛(PVB)复合材料,研究了EFG的添加量和加入方式对PVB性能的影响.结果表明,EFG的引入可以极大的提高PVB的导电率、紫外线屏蔽能力和力学性能,且采用原位还原法的效果更好.当EFG添加量为3.0 wt%时,复合材料的导电率较PVB升高了约6~7个数量级;当EFG的添加量仅为1.0 wt%时,复合材料对紫外线的屏蔽能力就到达了90%以上.     

累托石/聚丙烯插层纳米复合材料的制备与性能

采用熔融共混法制备了有机改性累托石 (OREC)粘土 均聚聚丙烯 (PP)纳米复合材料 ,以X 射线衍射分析 (XRD)及透射电子显微镜分析 (TEM)观察了复合材料的相貌结构 ,研究了复合材料的力学性能及热性能 .结果表明 ,OREC在添加份数较少时可与均聚聚丙烯熔融插层形成插层型聚丙烯纳米复合材料 ,该复合材料与纯PP相比 ,具有较高的拉伸强度、断裂伸长率及冲击强度 .在有机粘土添加 2 %时 ,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度最高 ,与纯PP相比 ,2 %添加量的聚丙烯纳米复合材料拉伸强度提高 6 5 7% ,断裂伸长率提高 2 89 3% ,冲击强度提高 14 1% ,10 %失重率时对应的热分解温度提高 50K .     

干燥方式对高氯酸铵/石墨烯复合材料的结构和热分解行为的影响

通过溶胶-凝胶法制备了石墨烯水凝胶, 并将其与高氯酸铵(AP)复合, 然后分别采用自然干燥、冷冻干燥和超临界CO₂干燥三种干燥方式制备了AP/石墨烯复合材料, 并通过扫描电镜(SEM)、元素分析、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和热重-红外联用技术(TG-FTIR)研究了不同干燥方式对其结构和热分解行为的影响. 结果表明, 干燥方式对AP/石墨烯复合材料的形貌具有明显影响, 其中通过超临界CO₂干燥制备的AP/石墨烯复合材料基本能保持与石墨烯气凝胶相似的外观和多孔结构. 通过自然干燥、冷冻干燥和超临界CO₂干燥制备的AP/石墨烯复合材料中AP的质量分数分别为89.97%、92.41%和94.40%, 其中通过超临界CO₂干燥制备的复合材料中AP的粒径尺寸为69 nm. DSC测试结果表明, 石墨烯对AP的热分解过程具有明显的促进作用, 能使AP的低温分解过程大大减弱, 高温分解峰温明显降低. 三种干燥方式相比, 通过超临界CO₂干燥制备的AP/石墨烯复合材料中石墨烯的促进作用最明显. 与纯AP相比, 其高温分解峰温降低了83.7℃, 表观分解热提高到2110 J·g^-1. TG-FTIR分析结果表明, AP/石墨烯复合材料的热分解过程中, AP分解产生的氧化性产物与石墨烯发生了氧化反应, 生成了CO₂.     

基于多层结构设计的高储能密度氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料

采用逐层涂布、 分层控制固化程度的方法, 利用聚酰胺酸(PAA, 聚酰亚胺前体)溶液和含有氧化石墨烯（GO）的PAA溶液制备了一系列由高绝缘性PI层与GO@PI介电层交替组合而成的界面清晰且紧密衔接的多层复合薄膜. 通过调控介电层中GO含量及分层结构, 使多层复合薄膜兼具高介电常数和高击穿强度特征. 结果表明, 三层复合薄膜PI/1.0GO@PI/PI的击穿强度为261.5 kV/mm, 储能密度达到1.27 J/cm³, 与相同介电层厚度的单层薄膜相比, 击穿强度和储能密度分别提高了97%和144%, 同时, 其介电损耗也保持在较低水平(tanδ=0.0079). 绝缘层和高介电常数层的协同作用提升了氧化石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的储能密度. 这种简单的多层结构设计有利于氧化石墨烯/聚合物复合材料在介质储能领域的应用.     

微波调控石墨烯-碳纳米管协同增强聚氨酯损伤自修复研究

首先采用溶液共混法制备出石墨烯-碳纳米管(G-CNT)/聚氨酯(TPU)复合材料,然后通过拉伸实验及扫描电子显微镜(SEM)表征来考察该材料的拉伸强度和微波自修复特性,并从力学及材料与微波之间的相互作用等角度对其拉伸强度增强和微波修复机理进行研究.结果表明:在拉伸强度方面,与单一的石墨烯或CNT增强TPU相比,G-CNT之间形成的协同效应使TPU拉伸强度得到进一步提高,当石墨烯和CNT的质量比为3∶1时,G-CNT/TPU抗拉强度较纯TPU提高了67%,较G/TPU提高了18%,较CNT/TPU提高了25%;在材料裂纹的微波修复方面,石墨烯和CNT之间的协同效应使TPU材料自修复效果得到有效提高,当石墨烯和CNT的质量比为3∶1时,G-CNT/TPU修复效果达到最高值117%.     

喷雾干燥法制备RGO/Cu复合粉体及其复合材料性能研究

以铜盐和氧化石墨烯(GO)为原料,采用喷雾干燥-煅烧-还原工艺获得了超细RGO/Cu复合粉体,X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)结果表明,复合粉体纯度高,粒径细小,RGO分散均匀。利用快速等离子体烧结工艺(SPS)和模压成型(MP)制备出不同含量RGO/Cu复合材料,对两种样品的微观结构、硬度和导电性能进行研究,结果显示,SPS工艺远优于MP成型烧结工艺,RGO含量为3wt%时,复合材料综合性能最佳。SPS工艺制备样品显微硬度(164.45HV)相比于同工艺下纯铜硬度值提高了32.36%,电导率达87.51%IACS。     

Mn3O4/石墨烯复合材料的制备与电化学性能研究

本文以氧化石墨烯（GO）溶液为氧化剂,采用水热法使GO直接氧化Mn(Ac)₂制备Mn₃O₄/石墨烯复合材料,并通过在制备过程中加入氨水提高了复合材料中GO的还原程度与Mn₃O₄颗粒的分散性. 制得的Mn₃O₄/石墨烯复合材料表现出优异的电化学性能. 在0.5 A·g^-1的电流密度下复合材料质量比容量可达到850 mAh·g^-1,0.5 A·g^-1时充放电循环测试200周容量保持率为99%.     

改性氧化石墨烯稳定Pickering乳液法制备高导热相变整体材料

采用表面引发原子转移自由基聚合法(SI-ATRP)改性氧化石墨烯(GO), 并用其稳定Pickering高内相乳液, 一步成型制得高导热氧化石墨烯/石蜡复合整体相变材料. 通过SI-ATRP方法, 在氧化石墨烯表面引入分子刷, 提高GO的分散性, 实现了低GO含量下优异的导热强化效果. 当GO添加量仅为相变复合材料整体的0.4%(质量分数)时, 其热导率(3.968 W?m^-1?K^-1)比纯石蜡的热导率(0.608 W?m^-1?K^-1)有较大提升. 通过测试发现, 在1000次循环后相变材料的泄漏率仅为1.1%~1.3%, 表现出良好的形状稳定性和热可靠性. 制备的新型形状稳定相变材料在温控、 储能应用中具有潜在的用途.     

石墨烯/二氯化镁负载钛系齐格勒-纳塔催化剂制备及其乙烯聚合性能（英文）

石墨烯自2004年发现以来,由于其独一无二的优异性迅速成为科学家们的研究热点.由于石墨烯具有极其优异的电学、力学和热学等性能,因此被广泛应用于高性能聚合物基复合材料的制备.众所周知,纳米填料在聚合物中的分散状态以及与基体间的界面作用是构筑高性能聚合物纳米复合材料的关键因素.由于石墨烯极易团聚,难以通过传统的熔融共混法制备均匀分散的石墨烯增强-聚烯烃纳米复合材料.另一方面,聚烯烃通常需要在较高温度下才能溶于部分有毒溶剂(如:三氯苯和二甲苯等),因此溶液共混法也不适用于聚烯烃-石墨烯纳米复合材料的制备.有鉴于此,本文开发了一种共沉积法制备石墨烯/二氯化镁负载钛系齐格勒-纳塔催化剂的路线.通过原位聚合直接制备出石墨烯均匀分散的聚烯烃/石墨烯纳米复合材料.考察了石墨烯的加入量对催化剂形态及其催化乙烯聚合行为的影响.当石墨烯加入量较低时,多个石墨烯片被包裹于较大的催化剂粒子中.随着石墨烯加入量的增加,催化剂趋向于在石墨烯表面聚集.继续增加石墨烯量将导致石墨烯包裹催化剂粒子,降低过渡金属钛的负载效率.通过三乙基铝活化后,所制备的催化剂具有非常高的乙烯催化活性,所生成的聚乙烯/石墨烯纳米复合材料复制了催化剂的片状结构.同时,通过对所制备的聚乙烯/石墨烯纳米复合材料进行电子显微镜和X射线衍射分析可知,石墨烯均匀分散于聚乙烯基体中,并且没有任何团聚现象发生.该复合材料的热重分析表明,仅加入非常少量的石墨烯就可以使其具有比纯聚乙烯更高的热稳定性,当石墨烯加入量为0.66 wt%时,其5 wt%热分解温度较纯聚乙烯升高了54℃.同时,所制备聚乙烯/石墨烯纳米复合材料具有更优异的机械性能.因此,本研究提供了一个简单高效的高性能聚烯烃/石墨烯纳米复合材料的制备方法.