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近年来,石墨烯由于其优异的机械,电学,热学和光学性质及其潜在的应用价值引起人们极大的关注。石墨烯作为聚合物基纳米复合材料的理想填料,在适当掺入时,可以在极小的负载下显着改善聚合物基体的物理性能。然而,由于层间结合能(范德华相互作用)会导致石墨烯纳米片不可逆的堆叠,因此解决石墨烯的分散和团聚问题是大量制备复合材料的关键挑战。对石墨烯进行非共价改性是克服该问题的一种可行且有效的方法,因为它不仅可以在保持石墨烯的原始状态与性能的前提下提高石墨烯在不同介质中的分散性,增强石墨烯与聚合物基体之间的界面相互作用,并且改性过程简单便捷,极大的降低了工艺成本,具有重要的理论和工程应用价值。本文利用电化学法制备出石墨烯纳米片(EGN),对电解电压、电解质浓度、电解时间等重要制备工艺进行了探究,并对产物的微观性能及形貌进行了测试与研究,发现以硫酸铵为电解质时可以较为高效的制备出层数少,缺陷低的石墨烯纳米片。本文使用聚苯乙烯树脂(PS树脂)作为非共价改性剂,通过溶解混合的方式在苯乙烯单体中对电化学法制备的石墨烯进行改性,研究了石墨烯经过PS树脂非共价改性后在单体中的分散效果,并对改性机理进行分析。随后以苯乙烯为原料,利用悬浮聚合法制备出石墨烯/聚苯乙烯复合材料,讨论了PS树脂在基体中对石墨烯分散性的影响,以及分散剂、引发剂、石墨烯添加量对聚合过程及复合珠粒产物形态的影响。最终得到了粒径均一,具有高分散性的非共价改性的石墨烯/聚苯乙烯复合珠粒。采用热压及挤出的方式对石墨烯/聚苯乙烯复合珠粒进行成型,研究了复合材料的力学性能、热稳定性和阻燃隔热性能。力学测试结果表明,仅在0.3%石墨烯含量下复合材料的抗拉强度即可增强40%;TG-DSC及UL-94结果表明,复合材料的初始热分解温度以及玻璃化转变温度较纯PS分别最大提升35与10.6,明燃时间明显减少;在热辐射下复合材料的热平衡温度最大可下降8.5,到达热平衡温度时间会随着石墨烯的加入发生降低,且热导率及热扩散系数会在小幅度内波动,隔热能力得到提升。