乙烯基聚合物-氧化石墨烯復(fù)合物的制備及性能.pdf

1、聚丙烯（Polypropylene，PP）塑料在現(xiàn)代生活中被廣泛應(yīng)用，具有質(zhì)輕、耐酸堿等優(yōu)點(diǎn)，但其易燃的缺陷限制了它的應(yīng)用范圍。水泥基材料是用量最大的工程材料，存在著容易產(chǎn)生裂縫、滲漏等問題，對(duì)其強(qiáng)度和耐久性有較大的影響。因此，尋找一種改善這些缺陷的方法是目前研究的熱點(diǎn)。氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）是石墨烯的一種衍生物，具有大的比表面積、優(yōu)良的機(jī)械性能、超強(qiáng)的導(dǎo)熱能力等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)GO作為復(fù)合材料的添加劑使用時(shí)，具有改善

2、機(jī)械性能、導(dǎo)熱性能等材料性能的優(yōu)點(diǎn)，所以將GO引入到PP、水泥基材料中時(shí)具有改善這些缺陷的可能。GO表面具有羥基、羧基等基團(tuán)，這些親水性基團(tuán)的存在使得GO具有了親水性，將GO添加到疏水性的PP及親水性的水泥基材料中時(shí)，存在著難以分散均勻的問題，導(dǎo)致其制備的復(fù)合材料性能達(dá)不到預(yù)期要求。本文采用改進(jìn)的Hummers法及超聲分散法制備了GO懸浮液。通過對(duì)GO進(jìn)行化學(xué)改性提高了GO在PP塑料中的分散性。通過溶液聚合法制備了聚羧酸減水劑（Poly

3、carboxylate Superplasticizer，PCS），并通過超聲分散法制備了PCS與GO的復(fù)合物，對(duì)制備的GO及PP/GO復(fù)合材料、PCS/GO復(fù)合物進(jìn)行了表征與測試。
　?。?）采用改進(jìn)的Hummers法制得了氧化石墨，隨后用超聲波分散法制備了GO懸浮液，通過元素測定、FT-IR、AFM等對(duì)GO的含氧量、結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，結(jié)果表明在制備GO的過程中用K2SO8、P2O5的混合物對(duì)石墨進(jìn)行預(yù)氧化可使產(chǎn)物的含氧量由32.

4、18％提升到了35.83%，氧化劑KMnO4與石墨的最佳質(zhì)量配比為6:1，最佳反應(yīng)時(shí)間組合為低溫反應(yīng)2h、中溫反應(yīng)6h、高溫反應(yīng)20min。實(shí)驗(yàn)制得的GO含氧量最高可達(dá)35.94%，在溶劑中穩(wěn)定分散時(shí)GO片層規(guī)模為200-1200nm，厚度范圍為0.83-1.23nm。
　?。?）利用硅烷偶聯(lián)劑KH-550對(duì)GO進(jìn)行了化學(xué)修飾，通過熔融共混法制備了PP/GO的復(fù)合材料，對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行表征及性能測試，結(jié)果表明添加0.5%的GO時(shí)，制

5、得的復(fù)合材料結(jié)晶溫度達(dá)到120.4℃，熔融溫度可達(dá)171.1℃；熱導(dǎo)率提升了111.7%，達(dá)到0.435W/(m·K)；極限氧指數(shù)為21.1%，提高了3%；拉伸強(qiáng)度達(dá)到33.7MPa，提升了11.96%，彎曲強(qiáng)度可達(dá)42.7MPa，抗沖擊強(qiáng)度則降低到3.9kJ/m2。
　?。?）在室溫條件下，選用聚醚類大單體、丙烯酸系小單體利用自由基聚合的原理，在氧化-還原的引發(fā)劑體系下，通過溶液聚合法制得了減水劑。確定了最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件，其中引發(fā)劑

6、過硫酸銨（APS）與亞硫酸氫鈉（SHS）的摩爾比為2:1，添加總量為單體總質(zhì)量的1.2%，鏈轉(zhuǎn)移劑異丙醇（isopropanol,IPA）添加量為單體總質(zhì)量的2%，單體的最佳摩爾比n(大單體):n(AA):n(AM)=1:3:2.5。
　?。?）用超聲分散法將GO均勻分散到PCS中進(jìn)行復(fù)合，之后將分散液應(yīng)用在水泥中，結(jié)果顯示GO的最佳摻量為水泥料體的0.04%。此時(shí)水泥漿體流動(dòng)度下降較小，水泥石的微觀結(jié)構(gòu)形成了較為規(guī)整的結(jié)構(gòu)；制成