制備石墨烯復合材料圖片

氧化石墨烯在聚合物基體中可以限制聚合物鏈的流動性，在燃燒過程中，各向異性氧化石墨烯形成碳層網(wǎng)絡，阻礙降解產(chǎn)物的逸出。還原后石墨烯還具有較高熱導率，有助于燃燒區(qū)域狙擊的熱量擴散，因此氧化石墨烯/聚合物復合材料可用作阻燃材料。此外，氧化石墨烯還可提高PS、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯等聚合物的耐熱性60,61。這是因為氧化石墨烯的含氧基團與聚合物的氫鍵配位后，使復合材料的自由離子量縮減，進而在一定程度上降低了復合材料的振動頻率。研究人員通過共混法，以氧化石墨烯和混合材料樹脂用作原材料，進行氧化石墨烯聚合物復合材料的制備。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)所制備的復合樹脂材料與單純的樹脂相比，耐熱性能有了***的提升，這無疑為耐熱材料的良好應用打下了堅實穩(wěn)定的基礎，也推動了耐熱材料的發(fā)展62。氧化石墨烯分散液在水中具有很好的分散性，樣品單層率＞90%，產(chǎn)品經(jīng)輕微攪拌就可與水相互溶。制備石墨烯復合材料圖片

對氧化石墨烯的化學還原早在1962年就有過文獻報道，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)的研究了水合肼對氧化石墨烯的還原，他們先將氧化石墨在水中進行超聲剝離得到穩(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)隨著反應的進行，許多黑色固體顆粒從溶液體系中沉淀下來。說明隨著含氧基團的離去，石墨烯片層間的π-π共軛作用增強致使石墨烯在水中發(fā)生了不可逆的團聚[89]。這種團聚現(xiàn)象可以通過對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）后再進行還原，由于PSS與石墨烯的非共價作用，抑制了石墨烯的團聚，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]等也被用來非共價修飾還原石墨烯。還原氧化石墨烯之前對之進行共價改性也能抑制石墨烯的團聚，如Ruoff等人先用異氰酸苯酯對氧化石墨烯改性，再用二甲肼還原，同樣得到穩(wěn)定的石墨烯溶液[96]。用聚合物對氧化石墨烯進行共價改性后再還原也是目前常用的制備可溶性石墨烯的方法。貴州石墨烯復合材料改性常州第六元素擁有回收/循環(huán)氧化技術(shù)等自主知識產(chǎn)權(quán)。

  由于氧化石墨烯上的含氧基團，可以在特定條件下去除而部分恢復石墨烯的一些本征的性質(zhì)如導電性，因此，目前對于氧化石墨烯的應用，主要是作為制備石墨烯以及石墨烯基復合材料的前驅(qū)體，用氧化石墨烯作為制備石墨烯前驅(qū)體的研究將在下個小節(jié)中重點介紹。實際上，由于氧化石墨烯本身所具有的一些吸引人的性質(zhì)，如二維納米結(jié)構(gòu)、活性的表面基團、高比表面積、良好的力學性能等，氧化石墨烯也被***用于一些復合材料以及功能材料。中。。  

 石墨烯的研究熱潮也吸引了國內(nèi)外材料制備研究的興趣，石墨烯材料的制備方法已報道的有：機械剝離法、化學氧化法、晶體外延生長法、化學氣相沉積法、有機合成法和碳納米管剝離法等。1、微機械剝離法2004年，Geim等***用微機械剝離法，成功地從高定向熱裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剝離并觀測到單層石墨烯。Geim研究組利用這一方法成功制備了準二維石墨烯并觀測到其形貌，揭示了石墨烯二維晶體結(jié)構(gòu)存在的原因。微機械剝離法可以制備出高質(zhì)量石墨烯，但存在產(chǎn)率低和成本高的不足，不滿足工業(yè)化和規(guī)模化生產(chǎn)要求，目前只能作為實驗室小規(guī)模制備。2、化學氣相沉積法化學氣相沉積法(ChemicalVaporDeposition，CVD)***在規(guī)?；苽涫┑膯栴}方面有了新的突破。CVD法是指反應物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學反應,生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面，進而制得固體材料的工藝技術(shù)。麻省理工學院的Kong等、韓國成均館大學的Hong等和普渡大學的Chen等在利用CVD法制備石墨烯。他們使用的是一種以鎳為基片的管狀簡易沉積爐，通入含碳氣體，如：碳氫化合物，它在高溫下分解成碳原子沉積在鎳的表面,形成石墨烯，通過輕微的化學刻蝕，使石墨烯薄膜和鎳片分離得到石墨烯薄膜。玻纖增強復合料材質(zhì)地輕、流動性好，良好的加工性能。

石墨烯先和聚合物單體或者預聚物混合均勻，有時候也可以在合適的溶劑中混合，然后進行聚合反應?；瘜W改性或者還原的氧化石墨烯表面含有或殘留一些官能團，這些官能團能直接與聚合物共價連接，也能作為反應點對石墨烯進行進一步的改性，比如利用ATRP共價接枝上聚合物鏈[138,159]。目前報道的利用原位聚合法制備的復合材料包括聚氨酯[160]、聚苯乙烯[161]、聚甲基丙烯酸甲酯[162]、環(huán)氧樹脂[163,164]、聚硅氧烷[140]等。原位聚合法的優(yōu)點在于它能使聚合物和填料之間形成很強的界面作用，有利于應力傳遞，同時也能使納米填料均勻的分散在基體中。但是，體系的粘度通常會隨著聚合反應的進行而增加，這會給后續(xù)處理以及材料成型上帶來一定的麻煩。高導電石墨烯銅復合材料又稱為超級銅。福建導電石墨烯復合材料圖片

氧化石墨烯分散液為棕黑色溶液。制備石墨烯復合材料圖片

Li等人58制備了氧化石墨烯/SBS復合材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯在基體中具有良好的分散性，并且氧化石墨烯和基體之間的界面作用很強，從而在還原后提高了復合材料的導電性，其導電滲流閾值低至0.12vo1.%。陳翔峰等人59制備了氧化石墨烯/丙烯腈苯乙烯導電復合材料，發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯的徑厚比對復合材料的體積電阻率有很大影響，徑厚比大能夠使其在基體中更易形成導電網(wǎng)絡，從而降低復合材料的電阻率。此外，不同的加工的方式也會導致材料性能差異。制備石墨烯復合材料圖片