石墨烯的制备及其性能表征

采用Hummers法制备了氧化石墨,并通过高频超声分散得到氧化石墨烯悬浮液,通过水合肼还原制备了石墨烯。利用傅里叶红外透射光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)等测试方法对石墨、氧化石墨以及石墨烯的结构组成、微观形貌和耐热性进行了分析。结果表明:氧化石墨被还原成石墨烯后,含氧基团基本被去除,片层尺寸缩小,晶体结构的强度和完整度有所下降,热稳定性增加。     

氧化石墨烯/水性聚氨酯复合薄膜的制备及性能研究

以自制的GO(氧化石墨烯)为填料,WPU(水性聚氨酯)为基体,采用溶液共混和流延成膜法制备了GO/WPU复合薄膜。着重考察了GO含量对GO/WPU复合薄膜力学性能和导热性能等影响。研究结果表明:随着GO含量的增加,复合薄膜的拉伸强度增强、导热系数增大;当w(GO)=4%(相对于复合薄膜质量而言)时,复合薄膜的拉伸强度(20.6 MPa)相对最大、导热系数[为0.208 W/(m·K)]相对最高[这是由于GO均匀分散在PU(聚氨酯)基体中,形成了连续褶皱状网络结构的缘故]。     

氧化石墨烯/环氧富锌底漆的制备及性能研究

采用分散性能优异的氧化石墨烯(GO)代替环氧富锌底漆中的部分锌粉,制备了一种氧化石墨烯/环氧富锌底漆。采用X射线衍射分析仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、盐雾试验仪、耐冲击测试仪、附着力测试仪等对氧化石墨烯/环氧富锌底漆中氧化石墨烯分散效果以及氧化石墨烯/环氧富锌底漆涂层的性能进行了方法分析。结果表明,氧化石墨烯添加量为0.5%时,氧化石墨烯/环氧富锌底漆中氧化石墨烯的分散效果最好,且氧化石墨烯/环氧富锌底漆涂层具有最佳的防腐性能。     

稳定氧化石墨烯陶瓷复合膜制备以及分离性能的研究

文章以氧化铝陶瓷管作为载体,利用抽真空的方法制备了氧化石墨烯陶瓷复合膜。探索了氧化石墨烯分散液的pH对所制备的氧化石墨烯陶瓷复合膜水稳定具有很大的影响,研究发现石墨烯分散液为酸性的时候,所制备的氧化石墨烯陶瓷复合膜的水稳定性最好;利用拉曼(Raman),扫描电镜(SEM)等对氧化石墨烯膜的结构及性质进行了表征。利用氧化石墨烯膜对盐进行了分离性能的测试,研究发现氧化石墨烯膜对NaCl、CaCl_2和MgSO_4的截留率分别为55%、80%和82%。     

纳米氮化硼/氧化石墨烯/聚氨酯基复合材料的制备及其导热和力学性能

采用一种高能量密度的介质搅拌磨在添加高分子分散剂情形下将硅烷偶联剂改性后的六方氮化硼纳米颗粒和氧化石墨烯均匀预分散在高黏度聚氨酯预聚体中,而后加入扩链剂交联,制备了纳米氮化硼/氧化石墨烯聚氨酯基复合材料。分别探究了硅烷偶联剂改性氮化硼颗粒和氧化石墨烯的改性效果、分散剂对氧化石墨烯的分散效果以及单一和混合掺入氮化硼纳米颗粒和氧化石墨烯的含量对其聚氨酯基复合材料导热和力学性能的影响。另外,通过等效介质模拟计算和分析了氮化硼纳米颗粒或氧化石墨烯与聚氨酯基体界面的Kapitza热阻率。采用激光导热仪、耐磨试验机、Shore硬度计、扫描电子显微镜、红外光谱仪及红外成像仪对样品的改性分散效果、导热及力学性能进行表征。结果表明,通过改性后的纳米无机颗粒与聚氨酯基体相容耦合性好;当改性纳米氮化硼和氧化石墨烯的掺入量分别为10%和2%(质量分数)并有效分散在聚氨酯基体中时,其聚氨酯基复合材料的热导率为(0.671±0.033) W/(m·k),相对于未掺入纳米颗粒的聚氨酯材料(0.233 W·m^–1·K^–1),提高了188%。这主要归因于在有效分散的条件下掺入...     

石墨烯/聚苯乙烯导热复合材料的制备

以偶氮二异丁脒盐酸盐(AIBA)为引发剂,采用分散聚合的方法合成了表面带正电荷、粒径在600 nm的聚苯乙烯(PS)微球,通过自组装将氧化石墨烯包覆于PS微球表面,用化学还原法将氧化石墨烯还原为石墨烯,制备了石墨烯包覆聚苯乙烯微球的复合分散体和压制成型制备的石墨烯/聚苯乙烯导热复合材料。结果表明,随着初始氧化石墨烯投料量的增大,制备得到的石墨烯/聚苯乙烯复合材料的导热系数逐渐增大,投料量为20%时,复合材料的导热系数达到0.41 W/(m·K),相比纯PS本体提高了116%。     

氧化石墨烯ATRP接枝苯乙烯及性能研究

以氧化石墨烯为原料,采用2-溴异丁酰溴(BIBB)进行有机改性,再以原子转移自由基聚合将苯乙烯接枝到氧化石墨烯上,制备了氧化石墨烯接枝聚苯乙烯(GO-g-PS)复合材料,采用傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振谱(1H NMR),凝胶渗透色谱(GPC)对其结构进行了表征。研究了复合材料的耐热性能、导热性能、电导性能及机械性能。结果表明:(1) 2-溴异丁酰溴(BIBB)改性后氧化石墨烯(GO)的ATRP接枝聚苯乙烯(PS)方法可行,得到了纳米复合材料(GO-g-PS)。(2)氧化石墨烯接枝聚苯乙烯(GO-g-PS)复合材料具有较高的机械性能,良好导热性能,具有较高的电导率及优异的耐热性能,屈服强度达32.89 MPa,导热系数为0.41 W/(m·K),电阻率为249.8Ω/cm,GO-g-PS的热分解(5%)温度为213℃。     

基于PEI改性的WPU/石墨烯纳米复合乳液的研究

使用超支化型聚乙烯亚胺(PEI)对氧化石墨烯(GO)进行改性制得改性氧化石墨烯分散液(GO-PEI);并在水性聚氨酯乳化过程中原位引入GO-PEI分散液,并还原制备水性聚氨酯/改性石墨烯纳米复合乳液(WPU/RGO-PEI)。通过红外光谱、紫外光谱、粒度分析、扫描电子显微镜和力学分析对GO-PEI、复合乳液和复合膜的微观结构与性能进行了表征。结果表明:RGO-PEI在水性聚氨酯膜中均匀分散,当RGO-PEI添加量为7%时模量提高12倍,添加量为15%时表面电导率达5.57×10^-4S/cm。     

基于MIS改性的WPU/GO纳米复合乳液的研究

以2-氨基-4-羟基-6-甲基嘧啶(MIS)为改性剂,通过1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCL)活化羧基制得MIS改性氧化石墨烯(MGO)分散液;并在水性聚氨酯乳化过程中引入MGO分散液制备水性聚氨酯/MIS改性氧化石墨烯(WPU/MGO)纳米复合乳液。通过红外光谱、热重分析、纳米粒度分析、扫描电子显微镜和力学分析对MGO,复合乳液和复合膜的结构与性能进行了表征。结果表明,当MGO的添加量为1%时,MGO在水性聚氨酯中均匀分散,纳米复合膜的杨氏模量、拉伸强度、断裂伸长率和热稳定性均有明显提高。     

烷基化氧化石墨烯/正十八烷微胶囊的制备及性能表征

采用原位聚合法合成了以氧化石墨烯/正十八烷为芯材、三聚氰胺-尿素-甲醛(MUF)树脂为壁材的相变微胶囊。系统研究了氧化石墨烯质量分数对微胶囊的影响,并通过FT-IR、SEM、XRD、DSC和TGA等手段对微胶囊的形貌、结构和热性能进行了分析。结果表明,经正十八烷基异氰酸酯(OI)改性的氧化石墨烯可以在油相中稳定分散,且其热稳定性明显提高。微胶囊呈现规整的球形,粒径约在10～25μm,但当氧化石墨烯加入过量时出现团聚和粘连现象。微胶囊的熔融和结晶过程随着氧化石墨烯的加入而提前,但包覆率和热焓随着氧化石墨烯的增加而减少。氧化石墨质量分数为0.4%时,与纯相变微胶囊相比,导热系数增加了33.7%,说明氧化石墨烯的加入能提高微胶囊的导热性能,加快其热量的输出,提升微胶囊的应用性能。     

石墨烯的研究进展及展望

石墨烯是未来发展十分有潜力的一种新型二维蜂窝状炭质稳定晶体材料,有极好的导电导热性能,轻薄但强韧。近年来,石墨烯的制备方法层出不穷。本文综述石墨烯的几种主要制备方法,包括微机械剥离法、氧化还原法、Si C外延生长法、化学气相沉积法(CVD)以及电弧法、化学分散法、有机合成法、液相分散法等。分析了各方法的优缺点,并对石墨烯的发展趋势及未来应用领域进行了展望。     

石墨烯基聚氨酯复合膜的电及热性能研究

以热塑性聚氨酯为基材,商业石墨烯为导电填料,采用共混法制备柔性复合膜。系统地研究了复合膜的电性能、热性能及红外光热响应和电热响应性能。实验结果表明,复合膜电性能和热性能与热塑性聚氨酯初始质量分数、石墨烯质量分数等密切相关。当TPU初始质量分数为20%且复合膜中石墨烯质量分数为5%时,复合膜的电阻率约为2. 7×10-3Ω·cm,导热系数为0. 298 W/(m·K)。随着复合膜中石墨烯含量增加,复合膜的导电性逐渐增加,但导热系数先增加而后下降。复合膜具有较强的红外光热响应特性,含有石墨烯0. 3%的复合膜在红外光热处理60 s后,膜温升至123. 4℃,明显高于纯聚氨酯膜温度的75. 6℃,但是膜温的变化与石墨烯含量间关系不大。TPU初始质量分数为20%且石墨烯含量分别为3%、4%、5%的复合膜,在0. 3 A电流作用下,50 s内薄膜温度分别可达114、90、68℃,说明复合膜具有较快的电热响应特性。     

低成本石墨烯基高导热厚膜的制备及其表征

石墨烯具有优异的导热性能,在半导体器件等领域具有广阔的应用前景。针对低成本高散热能力的应用需求,本文利用低成本的物理剥离法制备的石墨烯为主要原料,添加少量氧化石墨烯制备了具有良好导热性能的厚石墨烯膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、X荧光发射光谱仪、激光闪射法等方式详细表征了所制备的石墨烯导热膜。结果表明:石墨化处理能够很好的提升导热膜中炭的有序程度,制备的导热膜具有良好的热导率,厚度为30μm与130μm的热导率分别为423Wm^(-1)K^(-1)和375Wm^(-1)K^(-1)。该方法制备的导热膜热导率随厚度的增加变化较小,具有良好的应用前景。     

聚三唑/石墨烯复合材料的制备与性能研究

采用间氨基苯乙炔(APA)功能化改性氧化石墨烯(GO),通过X射线衍射分析,红外光谱和X光电子能谱等手段证明APA已经成功接枝到GO表面,制得改性氧化石墨烯(GOAPA)。借助超声波作用使得GOAPA均匀分散在聚三唑单体中,用原位聚合法制备聚三唑/石墨烯(PTA/GOAPA)复合材料。采用透射电子显微镜考察了GOAPA在基体树脂中的分散情况,通过示差扫描量热分析、动态力学热分析、热重分析和导热、导电性测试等后研究了GOAPA的添加量对PTA树脂固化行为、PTA/GOAPA复合材料性能的影响。结果表明,GOAPA的加入不影响PTA树脂的固化行为,与纯的PTA树脂相比,当GOAPA的添加质量分数为0.1%时,复合材料Tg达到最高为242℃,氮气中Td5为355℃,较纯PTA树脂分别提高了31℃和11℃。当GOAPA添加质量分数为1.0%时,PTA/GOAPA复合材料的导热系数提升了81%,电导率提升了75%。     

PMMA/DEAM⁃RGO纳米复合材料的制备与性能测试

采用甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DEAM)对还原氧化石墨烯(RGO)进行表面改性,制备了DEAM-RGO/MMA分散液,再用乳液聚合法制备PMMA/DEAM-RGO纳米复合材料.采用傅里叶变换红外光谱仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、差示扫描量热仪和热重分析仪等对产物的结构与性能进行了分析和测试...     

氧化石墨烯/聚偏氟乙烯复合涂层的机械性能与防腐性研究

采用改进Hummers法合成氧化石墨烯,经旋涂制备氧化石墨烯/聚偏氟乙烯复合涂层。利用原子力显微镜(AFM)、红外光谱(FT-IR)表征氧化石墨烯;测定了复合涂层的机械性能,并借助扫描电子显微镜(SEM)观察断口形貌;同时测试了复合涂层的防腐性能。结果表明,氧化石墨烯片层为单层且含有大量含氧官能团;复合涂层的机械性能和防腐性能都随氧化石墨烯含量的增加呈现先增后减的趋势。当氧化石墨烯含量为0.5%时,复合涂层的拉伸强度和断裂伸长率达到最大值(分别为83.63 MPa和389%),分别比纯聚偏氟乙烯膜高25%和31%;同时复合涂层的防腐性能最佳,比纯聚偏氟乙烯涂层的阻抗模值高1.4个数量级。     

导热尼龙6材料的制备与性能

以氧化铝(Al2O3)和碳化硅(Si C)为导热填料,采用熔融挤出法先制备了氧化铝或碳化硅单独填充导热尼龙6材料,然后再把氧化铝和碳化硅按一定比例复配,制备了复配导热尼龙6材料。研究了复合材料的导热性能、机械性能、流动性、热性能和扫描电子显微镜(SEM)照片。结果表明,复合材料的导热系数随着填料含量的增加而增大。当60%的碳化硅填充PA6材料时,导热PA6材料的导热系数最高在1. 229 W/(m·K);当氧化铝和碳化硅复配时,对导热PA6材料的导热系数提高无明显效果。     

熔融模压制备PVDF/石墨烯复合材料及其性能研究

以聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂为基体、石墨烯为填料,通过高速混合机混合作用,经分散剂、润湿剂、表面活性剂、相容剂等组分协同作用,使石墨烯在PVDF中分散均匀,然后经熔融模压成型,制得PVDF/石墨烯复合材料。利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了复合材料的微观形貌,并研究了石墨烯含量、制备工艺、助剂及PVDF树脂牌号对复合材料介电性能、导电性能和导热性能的影响。结果表明,采用的助剂体系和高速混合、熔融模压的制备方法能使石墨烯以微片的形态均匀地分散在PVDF树脂基体中,形成良好的功能网络结构;复合材料介电常数、电导率、介电损耗、体积电阻率和导热系数均随石墨烯含量增加而增大;当石墨烯质量分数达到2.0%左右时,复合材料的介电和导电特性均发生突变,向高介电、高导电材料转变,而当石墨烯质量分数达到5.0%左右时,复合材料开始向高导热材料转变;制备工艺和PVDF树脂牌号对复合材料热、电性能的影响则相对较小。     

低温氧化石墨制备技术研究

采用Hummers法、硫酸/磷酸法和反应釜法3种化学氧化法制备氧化石墨,在超声情况下,将氧化石墨分散于水中制备氧化石墨烯。采用X衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对所得氧化石墨、氧化石墨烯分别进行表征。并对制备氧化石墨的3种化学氧化过程进行对比分析,结果表明,Hummers法在高温阶段有红色刺激性气体放出,且发生喷溅现象。硫酸/磷酸法和反应釜法是在低温条件下进行,制备过程比Hummers法安全、环保。氧化石墨XRD结果表明,3种化学氧化法中氧化程度最好的是硫酸/磷酸法,其次是反应釜法,最后是Hummers法。氧化石墨烯SEM结果表明,氧化石墨经超声处理后剥离成为氧化石墨烯纳米片。     

低温氧化石墨制备技术研究

采用Hummers法、硫酸/磷酸法和反应釜法3种化学氧化法制备氧化石墨,在超声情况下,将氧化石墨分散于水中制备氧化石墨烯。采用X衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对所得氧化石墨、氧化石墨烯分别进行表征。并对制备氧化石墨的3种化学氧化过程进行对比分析,结果表明,Hummers法在高温阶段有红色刺激性气体放出,且发生喷溅现象。硫酸/磷酸法和反应釜法是在低温条件下进行,制备过程比Hummers法安全、环保。氧化石墨XRD结果表明,3种化学氧化法中氧化程度最好的是硫酸/磷酸法,其次是反应釜法,最后是Hummers法。氧化石墨烯SEM结果表明,氧化石墨经超声处理后剥离成为氧化石墨烯纳米片。