福建合成石墨烯復合材料類型

對于氧化石墨烯聚合物復合材料的諸多研究結(jié)果表明，氧化石墨烯及還原得到的石墨烯在高分子復合材料中具有的力學、電學、阻隔、熱學等著作性能提升等應(yīng)用優(yōu)勢。目前復合了氧化石墨烯高分子復合材料，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于超級電容器、醫(yī)療用品、耐高溫型材料制造、阻隔薄膜以及耐低溫型材料制造等方面，進一步提升了復合材料的性價比甚至增添了新的功能，為石墨烯基復合材料的發(fā)展奠定了穩(wěn)定的基礎(chǔ)和提供了巨大的推動力。除了在有機基體材料里作為功能添加，氧化石墨烯和石墨烯也可在無機材料體系中復合，發(fā)揮其性質(zhì)并得到相關(guān)應(yīng)用。利用氧化石墨烯制備的石墨烯導熱膜，導熱系數(shù)高。福建合成石墨烯復合材料類型

石墨烯先和聚合物單體或者預聚物混合均勻，有時候也可以在合適的溶劑中混合，然后進行聚合反應(yīng)?；瘜W改性或者還原的氧化石墨烯表面含有或殘留一些官能團，這些官能團能直接與聚合物共價連接，也能作為反應(yīng)點對石墨烯進行進一步的改性，比如利用ATRP共價接枝上聚合物鏈[138,159]。目前報道的利用原位聚合法制備的復合材料包括聚氨酯[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)點在于它能使聚合物和填料之間形成很強的界面作用，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。東北導電石墨烯復合材料管材石墨烯抗靜電阻燃復合材料高氧指數(shù)，以及良好的流動性與力學性能。

許多對聚合物/碳納米管納米復合材料的研究目的在于開發(fā)和利用碳納米管出色的力學性能，同時對聚合物基體引入一些新的性能，比如導電性、導熱性等。但是，盡管許多工作集中在聚合物/碳納米管納米復合材料的研究上，許多問題仍然存在。相比于碳納米管，制備基于石墨烯的結(jié)構(gòu)和功能體系更加可行，這是因為石墨烯具有更大的比表面積，更強的界面結(jié)合力，以及同樣出色的物理性能。完美石墨烯的楊氏模量和斷裂強度高達1TPa和130GPa[41]，而制備復合材料**常用的改性及還原石墨烯的楊氏模量也可達到250GPa[57,58]，高出一般的聚合物2~3個數(shù)量級，因此，在聚合物中加入改性或還原石墨烯同樣能有效地增強聚合物的力學性能。

石墨烯材料具有強大的導電性能，而且石墨烯是由大量的碳原子組成，以及它具有極強的**性，碳原子的未成鍵π與電子之間相互作用，所以，石墨烯材料得到了廣泛的應(yīng)用。此外，石墨烯材料還具有其他性質(zhì)，例如：電學性質(zhì)、電子傳輸性。石墨烯電流遷移率逐漸提高，而且其遷移率也在以光的速度來計算，已經(jīng)達到***時期，而且也是硒化鉛等半導體材料所無法比擬的。經(jīng)過對石墨烯性能的研究，研究發(fā)現(xiàn)石墨烯材料并不均衡，而且石墨烯的機械性能也成為了石墨烯的主要性能之一，就目前的情況而言，石墨烯復合材料的研究已經(jīng)成為了主要研究的問題之一。石墨烯的出現(xiàn)，使得石墨烯復合材料的強度有所提高，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，與不添加石墨烯的復合材料相比，添加了石墨烯的復合材料的強度遠高于不添加的，并且復合材料的強度可以提高二分之一甚至一倍。此外，經(jīng)過氧化處理的石墨烯的斷裂強度較高，并增強了石墨烯的緊密型與連接性，想要制成石墨烯水凝膠，必須要使用經(jīng)過氧化處理過的石墨烯。氧化石墨易于剝離成穩(wěn)定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。

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率，有助于燃燒區(qū)域狙擊的熱量擴散，因此氧化石墨烯/聚合物復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。這是因為氧化石墨烯的含氧基團與聚合物的氫鍵配位后，使復合材料的自由離子量縮減，進而在一定程度上降低了復合材料的振動頻率。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，進行氧化石墨烯聚合物復合材料的制備。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)所制備的復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)用打下了堅實穩(wěn)定的基礎(chǔ)，也推動了耐熱材料的發(fā)展62。常州第六元素氧化石墨(烯)產(chǎn)能達到1400噸/年，石墨烯粉產(chǎn)能達到100噸/年。制備石墨烯復合材料使用方法

氧化石墨烯還可以應(yīng)用于鋰電正負極材料的復合、催化劑負載等。福建合成石墨烯復合材料類型

由于表面富含活性含氧基團，能與一些含極性基團的聚合物產(chǎn)生較強的作用力，所以氧化石墨烯通常被作為一種納米填料添加到聚合物當中以增強聚合物的物理性能。Liang等人報道了用氧化石墨烯增強聚乙烯醇的研究，他們發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯添加量*為0.7wt%時，聚合物的力學性能就得到了***的提高，如楊氏模量提高了76%，而比較大拉伸強度提高了62%[62]。Cai等人利用氧化石墨烯增強聚氨酯，發(fā)現(xiàn)當氧化石墨烯添加量為4.4wt%時，聚合物基體的楊氏模量和硬度分別增加了900%和327%[63]。Xu等人同樣制備了氧化石墨烯/聚乙烯醇復合材料，不過他們用了一種新穎的抽濾成膜的方式，在得到的復合材料薄膜中，由于真空抽濾產(chǎn)生的向下的吸引力，使二維的氧化石墨烯片層以有序的狀態(tài)排列于聚合物基體之中，得到―磚墻式‖結(jié)構(gòu)的復合材料薄膜[64]。這種復合材料的性能變化與氧化石墨烯含量的變化成近似正比的關(guān)系，如圖1-5所示。Putz等人同樣用這種方法制備了高含量氧化石墨烯的聚乙烯醇及聚甲基丙烯酸甲酯復合材料，這種材料的楊氏模量更是可高達接近40GPa，遠遠超過了一般聚合物/無機納米復合材料所能達到的力學性能范圍[65]。福建合成石墨烯復合材料類型