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石墨烯(Graphene)是由单层碳原子以六元环形式紧密堆积而成的二维片状碳纳米材料,具有理想的晶格结构以及独特的电学、力学、光学和热学等性质,在纳米电子器件、生化传感器、太阳能电池、超级电容器、锂离子电池及复合材料等领域有着广阔的应用前景,可作为一种理想的填料来制备聚合物复合材料。本文采用氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(rGO)作补强剂补强天然橡胶(NR)和丁腈橡胶(NBR),综合研究了复合材料的制备、界面结构、性能。1.本实验通过改进的Hummers方法制备了 GO,超声分散得到了 GO水悬浮液,并通过乳液共混法制备了 NR/NBR/GO复合材料。采用红外光谱、扫描电镜、拉曼光谱等表征手段对GO进行了表征,结果表明,GO含有大量含氧官能团,氧化效果较好;在NR/NBR/GO复合材料中,GO分散性较好,因而材料性能提升较为显著。从扫描电镜测试中,可以看到橡胶基体中GO分散均匀,而且复合材料的拉伸断面粗糙程度显著增加。NR/NBR/GO复合材料的硫化性能测试结果表明,GO的填充可以提高复合材料的交联密度。最后,NR/NBR/GO复合材料的力学性能随着GO填充量的增加而提高,当GO填充量为3 wt%时,材料的拉伸强度、100%定伸应力和邵氏硬度分别提高了53.3%、67.3%、10.5%,断裂伸长率降低了 9.6%。2.采用水合胼还原GO制备了 rGO,并通过乳液共混法制备了 NR/NBR/rGO复合材料。采用红外光谱、扫描电镜、拉曼光谱等表征手段对rGO进行表征,结果表明,水合肼还原GO效果较好,基本除去含氧官能团;NR/NBR/rGO复合材料的扫描电镜测试结果显示,纳米尺寸的rGO均匀分散在橡胶基体中,且复合材料的拉伸断面粗糙程度显著增加。NR/NBR/rGO复合材料的硫化性能测试结果表明,随rGO的填充量增加,复合材料的交联密度增大。NR/NBR/rGO复合材料的力学性能随rGO填充量的增加而提高,当rGO填充量为3 wt%时,材料的拉伸强度、100%定伸应力和邵氏硬度分别提高了 65.7%、90.3%、21.1%,断裂伸长率降低了 13.1%。