在非导电聚合物基体中加入导电填料通常能使聚合物表现出一定的导电性,而且聚合物导电性随着填料含量的增加呈现出一种非线性的提高。当在填料添加量达到某一个数值,即逾渗阈值时,这些填料能在基体中形成导电网络,使复合材料的导电性能大幅度增强。因此,石墨烯本身良好的导电性以及宽高比决定了它可以作为一种理想的无机相来制备导电复合材料。相比于对石墨烯基复合材料导电性能的研究,对聚合物/石墨烯复合材料导热性能的研究要少很多,这可能是由于在碳纳米管增加聚合物导热性能的研究中效果不甚理想的缘故。不同于导电性的增强,好的导热性需要很强聚合物与填料之间的结合力。因此,原位聚合法在制备导热性能良好的复合材料时具有一定的优势。氧化石墨易于剥离成稳定的氧化石墨烯分散液,易于成膜。常州制造石墨烯复合材料价格
GO的亲水性好,易于分散到水泥基复合材料中。表5.3总结了文献中GO对于水泥基复合材料力学性能的影响,由表5.3中的实验数据可见,添加GO能够提高水泥基复合材料早期和后期的力学强度。由于国内外各研究者所用的GO不同,所以实验结论中GO的比较好掺量以及对于水泥复合材料的提升效果也有较大差异。关于GO与水泥基复合材料的作用机制,研究者也有不同的观点,目前仍没有定论。水泥基复合材料本身是由水泥,水,砂,石等几种不同物质组合在一起形成的一种混合材料,所以,从宏观方面,其性能和组成材料有很大关系,水泥、水/胶凝材料的比例、GO类型和养护龄期等因素对水泥基复合材料的机械强度都有很大影响。从微观方面,GO的聚集、分散、尺寸和官能团也对水泥基复合材料的力学性能有影响。导热石墨烯复合材料石墨烯导热性能优异,可制备导热复合材料、散热涂料等。
不同高聚物间的共混可明显提升其各种物理性能,具有广阔的使用范围。通过改变聚合物的类型和组分的配比来调控聚合物共混物的性能,可以综合利用各组分的性能,是一种非常有效和经济的方法,从而满足特定要求73,74。然而,简单的聚合物共混往往并不能满足性能要求,因为两种不相容的高聚物共混特别是混合焓比较大的共混胶,会发生明显的相分离75。研究表明,GO表面具有疏水性基面和亲水性边缘74,76。这种两亲性使其与极性或非极性聚合物发生都能有效地相互作用,从而可以作为聚合物共混的融合剂77-79。例如,Cao等65采用GO来増容聚乙酰胺/聚苯醚(***PO,90/10)聚合物共混物,发现分散相(PPO)液滴直径可减小1个数量级,表明***PO共混物的相容性得到了提高。
化学氧化还原法制备石墨烯是**有希望实现工业化宏量生产的方法之一,与其它方法相比,化学氧化还原法具有成本低廉、工艺简单、生产设备简易、单次产量比较大、产品层数集中(1~3层)等诸多优点,但其石墨烯的sp2杂化完美结构很难通过还原的方式完全恢复,难以得到电、热等方面的优异性能[28-29].氧化石墨还原法是先用强氧化剂将石墨氧化,通过氧化反应在石墨边缘接上一些羧基,并在石墨层间插入一些环氧基团、羟基和酮基,使石墨层间距增大,范德华力变小,环氧基团、羟基和酮基等基团的引入有利于石墨片层的剥离.氧化石墨经适当的超声波剥离处理,得到氧化石墨烯纳米片.然后再还原剥离的氧化石墨烯片,常用的还原剂有水合肼、硼氢化钠、抗坏血酸、对苯二酚等,然而这些还原剂的毒性大,对人体和环境均易造成伤害,因此寻找无毒、无害的绿色还原剂或还原方式显得尤为迫切.还原可以去除氧化石墨烯的大部分环氧基团、羟基、酮基,制备出还原氧化石墨烯纳米片,但氧化石墨烯边缘的羧基很难被还原.由于强氧化剂的氧化作用,氧化石墨烯虽然经过一定的还原剂还原,其晶格结构得到一定的修复,但很难完全还原到石墨六角蜂巢状结构。常州第六元素拥有氧化石墨的高效纯化技术。
除作为添加剂增强聚合物性能外,氧化石墨烯也可单独作为一种功能材料使用。如氧化石墨烯可作为活性吸附剂吸附废气,Bandosz课题组报道了氧化石墨烯对氨气有效的吸附。氧化石墨烯也同样在生物领域表现出了重要的应用价值,它能作为一种新型的分子探针有效地检测生物分子。Yang等人研究了氧化石墨烯作为药物载体对阿霉素(DXR)的负载及可控释放,他们发现阿霉素通过π-π共轭作用吸附于氧化石墨烯上,并且通过调节体系的pH值可以对阿霉素的释放进行调控,证明了氧化石墨烯在药物控制释放领域的潜力。**近,Ruoff课题组开发了一种以氧化石墨烯为结构单元的新型类似于纸材料,他们通过将氧化石墨烯的水溶液在微孔滤膜上过滤,得到了这种氧化石墨烯纸。这种材料具有规整的互锁式排列结构,杨氏模量可高达40GPa,可有望广泛应用于电子元件,可控透气性膜等领域。导热型石墨烯,外观为黑色粉末。常州制造石墨烯复合材料价格
氧化石墨易于接枝改性,可与复合材料进行原位复合。常州制造石墨烯复合材料价格
随着工业生产和科学技术的发展,人们对导电材料提出了更新、更高的要求。目前,导电高分子材料的研究主要集中在碳系导电填料填充热塑性基体类上,而石墨烯[1](GNS)作为一种新型的单原子层碳材料,因其独特的结构对改善聚合物的力学性能、电性能和热性能等具有很大的潜力。GNS的制备方法主要有:化学气相沉积法[2,3]、外延生长法[4]和氧化还原法[5]等。相比而言,氧化还原法具有成本低、产率高等特点,有望成为规模化制备GNS的有效途径之一。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有极好的耐磨性,良好的耐低温冲击性和自润滑性。本文采用溶液混合、超声分散的方法制备了GNS/UHMWPE复合材料,发现GNS能均匀地分散到UHMWPE基体中;同时研究了GNS/UHMWPE复合材料的室温导电行为和阻-温特性。常州制造石墨烯复合材料价格
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