制備石墨烯復(fù)合材料改性

對(duì)氧化石墨烯的化學(xué)還原早在1962年就有過(guò)文獻(xiàn)報(bào)道，Boehm等人發(fā)現(xiàn)片層氧化石墨能在堿性，水合肼，硫化氫或二價(jià)鐵離子的條件下還原成只含少量H和O的碳納米片層[49]。2007年，Ruoff等人系統(tǒng)的研究了水合肼對(duì)氧化石墨烯的還原，他們先將氧化石墨在水中進(jìn)行超聲剝離得到穩(wěn)定分散的氧化石墨烯水溶液，再加入水合肼，并在80°C左右回流，發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，許多黑色固體顆粒從溶液體系中沉淀下來(lái)。說(shuō)明隨著含氧基團(tuán)的離去，石墨烯片層間的π-π共軛作用增強(qiáng)致使石墨烯在水中發(fā)生了不可逆的團(tuán)聚[89]。這種團(tuán)聚現(xiàn)象可以通過(guò)對(duì)氧化石墨烯的表面修飾得到控制，比如，Ruoff等人在氧化石墨烯水溶液中加入聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）后再進(jìn)行還原，由于PSS與石墨烯的非共價(jià)作用，抑制了石墨烯的團(tuán)聚，得到了穩(wěn)定的單層石墨烯溶液[90]。隨后，各種表面活性劑[91]，共軛聚合物[92,93]，共軛小分子[94,95]等也被用來(lái)非共價(jià)修飾還原石墨烯。還原氧化石墨烯之前對(duì)之進(jìn)行共價(jià)改性也能抑制石墨烯的團(tuán)聚，如Ruoff等人先用異氰酸苯酯對(duì)氧化石墨烯改性，再用二甲肼還原，同樣得到穩(wěn)定的石墨烯溶液[96]。用聚合物對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行共價(jià)改性后再還原也是目前常用的制備可溶性石墨烯的方法。玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料顏色、性能可根據(jù)客戶需求定制。制備石墨烯復(fù)合材料改性

由于石墨烯獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)及良好的導(dǎo)電性，因此石墨烯很有可能成為組成納米電子器件的比較好材料。目前研究**為***也是**熱門的課題之一就是制備基于石墨烯的透明導(dǎo)電薄膜以代替昂貴的氧化銦錫（ITO）電極。由于氧化石墨烯可大規(guī)模生產(chǎn)并且可加工性極好，所以以氧化石墨烯為原料制備石墨烯透明導(dǎo)電薄膜是一種重要的制備手段。在這種方法中，首先通過(guò)旋涂、浸涂、真空抽濾、LB組裝等方法做成氧化石墨烯薄膜，再通過(guò)化學(xué)還原或者熱還原的方法將氧化石墨烯薄膜還原成為石墨烯薄膜[116]?？茖W(xué)家們也開發(fā)出了其他一些利用石墨烯或者還原石墨烯的分散液制備透明導(dǎo)電薄膜的方法。比如，Li等人在還原氧化石墨烯之前先將體系的pH值調(diào)至10得到穩(wěn)定的石墨烯分散液，再通過(guò)噴涂的方法得到了透明導(dǎo)電薄膜[99]。Dai課題組用―熱膨脹-插層-剝離‖得到的石墨烯分散液為原料，利用LB組裝的方法得到了石墨烯透明導(dǎo)電薄膜，這種薄膜的薄膜電阻為8kΩ/sq，而可見光區(qū)的透過(guò)率為83%[113]。Biswas等人利用在水/氯仿這種二元體系的界面自組裝的方法得到了電阻為100Ω/sq，可見光透過(guò)率為70%的導(dǎo)電薄膜[117]。Coleman課題組將在有機(jī)溶劑中直接超聲剝離的石墨烯進(jìn)行抽濾成膜，得到了電阻約為3kΩ/sq。北京石墨烯復(fù)合材料改性氧化石墨烯濾餅（SE2430W、SE243PW、SE243EW）。

不同高聚物間的共混可明顯提升其各種物理性能，具有廣闊的使用范圍。通過(guò)改變聚合物的類型和組分的配比來(lái)調(diào)控聚合物共混物的性能，可以綜合利用各組分的性能，是一種非常有效和經(jīng)濟(jì)的方法，從而滿足特定要求73,74。然而，簡(jiǎn)單的聚合物共混往往并不能滿足性能要求，因?yàn)閮煞N不相容的高聚物共混特別是混合焓比較大的共混膠，會(huì)發(fā)生明顯的相分離75。研究表明，GO表面具有疏水性基面和親水性邊緣74,76。這種兩親性使其與極性或非極性聚合物發(fā)生都能有效地相互作用，從而可以作為聚合物共混的融合劑77-79。例如，Cao等65采用GO來(lái)増容聚乙酰胺／聚苯醚（***PO，90/10）聚合物共混物，發(fā)現(xiàn)分散相（PPO）液滴直徑可減?。眰€(gè)數(shù)量級(jí)，表明***PO共混物的相容性得到了提高。

氧化石墨烯與聚合物復(fù)合材料的制備可以追溯到上個(gè)世紀(jì)。在這些復(fù)合材料中，氧化石墨通常是在水溶液中超聲剝離，盡管在當(dāng)時(shí)單層的氧化石墨烯并沒有被明確的指出，但是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這種超聲剝離后的片層非常薄，厚度在1.8~2.8nm之間，說(shuō)明得到的氧化石墨烯不超過(guò)3層[59,60]。直到2006年，Rouff等人證明了單層氧化石墨烯并制備了改性氧化石墨烯/聚苯乙烯復(fù)合材料之后[61]，利用氧化石墨烯制備復(fù)合材料的研究才真正開始受到***的重視。。常州第六元素?fù)碛惺┪⑵娜毕菪迯?fù)/比表面可控技術(shù)。

利用GO提升復(fù)合材料的力學(xué)性能是GO一個(gè)主要應(yīng)用場(chǎng)景，其中的關(guān)鍵是提高GO在復(fù)合材料中的分散性和調(diào)控GO與高分子基體間的相互作用38。一般而言，加入GO可以***增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度與韌性，且GO與高分子基體相容性越好，增***果越明顯；反之則效果降低，甚至?xí)档筒牧系捻g性。尤其是rGO由于官能團(tuán)較少，加入復(fù)合材料中通常在增強(qiáng)材料強(qiáng)度的同時(shí)降低韌性。不同的添加方式會(huì)導(dǎo)致不同的效果。原位聚合的方法既可以提高GO在高分子基體中的分散性，又能保證GO與高分子基體之間較好的化學(xué)鍵合；溶液共混法制備的復(fù)合材料中，GO分散性較好，但界面較難調(diào)控；熔融共混法中GO較難分散并不容易控制界面，得到的復(fù)合材料性能不易控制。常州第六元素建有自動(dòng)控制規(guī)?；a(chǎn)線，市場(chǎng)占有率居國(guó)內(nèi)外前列。江蘇制造石墨烯復(fù)合材料商家

氧化石墨烯分散液為棕黑色溶液。制備石墨烯復(fù)合材料改性

外，其他方面的應(yīng)用也和聚合物導(dǎo)電性的提升緊密相關(guān)。例如，應(yīng)用原位聚合法可以將氧化石墨烯與導(dǎo)電聚合物材料進(jìn)行復(fù)合。這一方法可以在保證制備得到的超級(jí)電容器電極高充放電性能和高穩(wěn)定性的同時(shí)提升電容器的安全性。聚合物和氧化石墨烯復(fù)合材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電容器電極材料中，制備的電容器電極材料的比電容可達(dá)421.4F/g甚至更高50-52。因此，還原后的氧化石墨烯作為填料對(duì)提升聚合物的導(dǎo)電性能具有明顯的效果，極大地促進(jìn)了各種高分子材料在電容器及多種電子元件生產(chǎn)中的應(yīng)用。制備石墨烯復(fù)合材料改性