论文部分内容阅读
石墨烯由SP2杂化的碳原子彼此键合形成蜂窝网络状具有单原子层厚度的二维晶体。因其在力学、电学、光学及热学等方面的优良性能及其巨大的比表面积，在能源催化、电子传感器、生物医药、复合材料等领域展现了巨大的开发潜力与应用前景。但是由于石墨烯巨大的比表面积，片层间存在着强烈的范德华力，使其易相互吸附团聚，导致在溶剂中分散性很差，也影响在聚合物基体中的分散性和相容性，不利于复合材料性能的提高。通过对石墨烯进行非共价键或共价键改性，改善石墨烯分散性，是制备聚合物基复合材料的关键步骤。 随着社会经济发展和人们环保意识的增强，水性聚氨酯因为以水作为分散介质，具有无毒，环保，安全等优点，在性能研发和实际应用方面吸引了广泛关注。对水性聚氨酯进行物理化学改性可以制备出功能性水性聚氨酯涂料，扩大应用范围，满足人们在生产生活不同方面对水性涂料的各种需求。 本文立足于石墨烯和水性聚氨酯的结构与性质，在改善石墨烯分散性及制备石墨烯/水性聚氨酯复合材料等方面进行了探索研究。具体研究内容如下: (1)首先通过Hummers法制备氧化石墨烯，采用维生素C还原制备石墨烯，并对其进行了红外光谱、X射线衍射、热重等表征分析。 (2)采用表面活性剂二苯胺磺酸钠(DPS)制备出具有良好分散性的石墨烯水分散液，然后与水性聚氨酯乳液物理共混制备出复合材料，并对其性能进行表征分析。研究结果表明，随着石墨烯含量的增加，复合涂层的抗静电性、力学性能、耐高温性、耐水性和耐酸碱性都能得到有效提高。 (3)采用表面活性剂玫红三羧酸铵(ATA)作为石墨烯和碳纳米管的分散剂，制备出具有良好分散性的石墨烯和碳纳米管水分散液，然后分别与水性聚氨酯乳液物理共混制备出复合材料，并对其性能进行表征分析。研究结果表明，随着石墨烯含量的增加，这两种复合材料的抗静电性、力学性能、耐高温性、耐水性和耐酸碱性都能得到提高。 (4)通过二乙烯三胺(DETA)共价键接枝及还原氧化石墨烯，制备出氨基化石墨烯，然后与水性聚氨酯进行聚合反应，制备复合材料，并对其性能进行表征分析。结果表明，随着氨基化石墨烯含量的增加，复合材料的抗静电性、力学性能、热稳定性、耐水性和耐酸碱性都能得到提高。