石墨烯是--種新型的納米碳層結(jié)構(gòu)材料，由于其優(yōu)良的力學(xué)性能、導(dǎo)電性和導(dǎo).熱性，高的比表面積和獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)等，非常適合高性能聚合物基復(fù)合材料的制備。當(dāng)石墨烯與尼龍復(fù)合后，能夠使尼龍?jiān)诟哓?fù)荷下的熱變形溫度降低，有效的提高尼龍的尺寸穩(wěn)定性和氣體阻隔性，減少對(duì)水分子的吸收，然后提高了PA6材料的性能和擴(kuò)大其使用，所以石墨烯/PA6復(fù)合材料成為聚合物基體復(fù)合材料研究的一個(gè)重要方向。然而，原始的石墨烯分散在有機(jī)聚合物較差，不能形成統(tǒng)一的化合物，極大地影響聚合物的性能。很多學(xué)者使用共價(jià)鍵和非共價(jià)鍵方式改性石墨烯，提高石墨烯和PA6的界面粘接，改善兩者之間的兼容性171-741。制備石墨烯/尼龍6復(fù)合材料的方法有熔融混合法，原位聚合法和溶液混合法等。

原位聚合法

原位聚合是一種首先把石墨烯和聚合物單體混合,然后加入引發(fā)劑的聚合方法,在實(shí)驗(yàn)室中的最常見(jiàn)[75-76]。在聚合反應(yīng)前期單體己內(nèi)酰胺(CPL)和石墨烯表面官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在引發(fā)劑作用下，引發(fā)開(kāi)環(huán)聚合，通過(guò)基團(tuán)間的反應(yīng)，石墨烯接枝到PA6的聚合過(guò)程中，提高石墨烯在PA6的分散。此方法的適用范圍較窄，并且操作復(fù)雜，不適合進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)制備。且引發(fā)劑用量和反應(yīng)條件的摸索比較復(fù)雜，加入導(dǎo)熱添加劑后，對(duì)聚合產(chǎn)物的影響(如高聚物的分子量大小及其分布存:在不確定因素)。O'Neill等1[7]利用原位聚合法將CPL和功能化石墨烯經(jīng)由開(kāi)環(huán)聚合得到石墨烯/PA6復(fù)合材料，當(dāng)復(fù)合材料中的功能化石墨烯為0.2wt%時(shí)，拉伸強(qiáng)度為668.0 MPa,與純PA6相比,提高了141.2 %;楊氏模量為3.1GPa,提高了141.2%;斷裂伸長(zhǎng)率為29.3%，下降了27.3%。

溶液共混法

溶液共混方法[78-81]通常用于將分散在水或有機(jī)溶劑的改性石墨烯氧化物與聚合物溶液混合，得到石墨烯/聚合物復(fù)合材料。溶液共混方法可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的分子化合反應(yīng)，是一種高性能復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)室制備方法[82-83]。但經(jīng)常使用大量的溶劑,環(huán)境污染治理成本較高，和溶劑脫除，能量消耗較大。Liu 等[84]用樹(shù)枝化聚酰胺改性石墨烯(DPA-GNs)，然后利用溶液共混方法得到尼龍6復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)當(dāng)DPA-GNs質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)為1.19 W/(m-K)。

熔融共混法

熔融混合方法是石墨烯和聚合物在混合熔融狀態(tài)制備的石墨烯/聚合物復(fù)合材料，該方法制備過(guò)程簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模低成本復(fù)合材料的制備。Mayoral等188]將石墨烯微片與PA6在擠出機(jī)里熔融混合獲得復(fù)合材料。發(fā)現(xiàn)石墨烯微片的加入，使復(fù)合材料向a晶型轉(zhuǎn)變,當(dāng)石墨烯微片為20 wt%時(shí)，拉伸模量為6584.1 MPa,與純PA6相比，提高了412.1%。

作者：周華南
來(lái)源：福建師范大學(xué)

如果摘取的段節(jié)侵犯了您的權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系我方進(jìn)行刪除，謝謝您