氧化石墨烯/聚丙烯酸基导电黏附凝胶的制备与性能

现有导电凝胶材料在实际使用时存在诸多缺陷,因此设计出一种兼具高强度、高黏附性和高导电性的凝胶材料具有重要的应用意义。本文以丙烯酸(AAc)和丙烯酸-N-羟基琥珀酰亚胺酯(AAc-NHS ester)为基体,聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)为交联剂,引入氧化石墨烯(GO)作为增效成分,通过光引发一步聚合法制备了复合凝胶材料(PAA-NHS/GO)。GO的引入提高了体系的交联度,增强了凝胶的稳定性并赋予了凝胶高导电特性。PAA-NHS/GO的拉伸强度、断裂伸长率、电导率分别可达0.336MPa、302.6%和0.93S/m。复合凝胶的功能基团能与组织表面产生强黏附效果,黏附强度超过40kPa,同时还具备高生物安全性和优异的生物相容性。在外力作用下,复合凝胶表现出稳定的应变传感特性。而在用于心电信号监测时,复合凝胶的灵敏度高,并可实现稳定清晰的信号传输。PAA-NHS/GO作为新型导电黏附凝胶,有望用于柔性可穿戴、生物传感、电子皮肤等领域。

有机硅改性氧化石墨烯-聚丙烯酸酯的制备及性能研究

采用改进的Hummers法合成氧化石墨烯(GO),以过量不饱和碳链的有机硅偶联剂KH570作为改性剂进行表面修饰,制备不饱和有机硅改性氧化石墨烯(KGO)。以KGO、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸(AA)为原料通过相反转乳液聚合制得高羟基石墨烯/聚丙烯酸酯复合乳液(KGO/PA)。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、热失重测试(TGA)和应力应变测试对复合物结构和性能进行了表征。测试结果表明,KH570成功接枝到GO表面,所制备的KGO/PA复合材料中氧化石墨烯纳米材料分散均匀,当TGO含量为1.5%时,复合材料具有最佳的热稳定性和力学性能。

功能化石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备及介电性能研究

利用原位聚合的方法制备了不同添加量1,3-二羰基功能化还原氧化石墨烯(rDGO)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的复合材料(rDGO/PMMA).通过傅里叶变换红外光谱和场发射扫描电镜等对功能化石墨烯rDGO与rDGO/PMMA复合材料的官能团和微观结构进行了表征.并对它的亲水性和介电性能进行了测试,rDGO/PMMA复合薄膜比纯的PMMA膜在亲水性和介电性能上均有提高.结果表明:rDGO/PMMA复合材料有望在未来介电存储设备上得到应用.

甲基丙烯酸缩水甘油酯功能化石墨烯的制备与表征

利用改进的Hummers法对天然鳞片石墨进行氧化处理制备氧化石墨烯,将其与甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）在温和条件下反应,再经水合肼还原得到功能化石墨烯.分散性测试结果表明,超声后的功能化石墨烯可以稳定分散于丙酮、乙醇和N,N-二甲基甲酰胺等有机溶剂中.采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射分析及X射线光电子能谱对样品的结构进行了表征.结果表明,GMA上的环氧基与氧化石墨烯上的羟基发生了化学反应,键合在氧化石墨烯表面;经水合肼还原后,层间距较功能化氧化石墨烯缩小,无序度增加.扫描电子显微镜（SEM）测试结果表明,功能化石墨烯含大量褶皱和卷曲;原子力显微镜（AFM）测试结果表明,功能化石墨烯的厚度为2~3 nm.热重分析结果表明,还原氧化石墨烯的热稳定性最高,功能化石墨烯次之,氧化石墨烯的热稳定性最低.

水性丙烯酸树脂/氧化石墨烯抗静电涂层的制备及性能研究

采用水性丙烯酸树脂为基料,考察了氧化石墨烯含量对抗静电涂层性能的影响。结果表明,当氧化石墨烯质量分数为3.5%时,涂层的体积电阻率达到2.604×107Ω·cm,冲击性能和耐老化性能均最佳。

氧化石墨烯/聚海藻酸钠丙烯酸凝胶的制备及溶胀性能研究

采用化学交联法合成了新型的氧化石墨烯/聚海藻酸钠丙烯酸凝胶,考察了氧化石墨烯的用量对凝胶的结构和溶胀性能的影响,并对凝胶的溶胀行为与pH的响应性进行了研究。结果表明:随着氧化石墨烯含量的增大(w<0.05%),凝胶的溶胀性能也会随之增大;当氧化石墨烯质量分数为0.05%时,凝胶的溶胀性能最大;当氧化石墨烯含量(w>0.05%)继续增大时,凝胶的溶胀性能随之减小。在中性介质中,凝胶的溶胀能力最高,在酸性和碱性介质中,也保留着相对较高的溶胀能力。

氧化石墨烯/丙烯酸酯聚合物乳液复合材料的研究

采用改进的Hummers法获得氧化石墨,超声分散制备出氧化石墨烯溶液,然后加入丙烯酸乳液中制成氧化石墨烯/丙烯酸酯聚合物乳液复合材料。对氧化石墨烯进行XRD、EDS及红外光谱表征;对复合材料成膜进行原子力显微镜表征、热重分析、力学性能以及耐水性测试。结果表明,制备的氧化石墨烯中氧元素含量达35.24%,并且大部分是羟基、羧基和环氧基;当氧化石墨烯用量为乳液用量的0.4%时,复合材料的表面粗糙度提高了87.5%,热分解温度提高了50℃,抗拉强度提高了23%,耐水性也有较好的保持。

水溶性氧化石墨烯改性丙烯酸树脂的合成及性能

利用硅烷偶联剂(KH550)表面修饰氧化石墨烯(GO)得到产物NG,并与经甲乙酮肟半封闭的异佛尔酮二异氰酸酯(记为MI)接枝,得到NGMI。然后使其与甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)反应,制备了NGMI-HPMA。以此作为改性剂与丙烯酸单体进行自由基聚合,合成了水溶性GO改性丙烯酸树脂。通过傅里叶变换红外光谱仪表征了各物质的分子结构。探究了NGMI-HPMA的添加量对改性丙烯酸涂膜机械性能、耐摩擦性能、疏水性能以及隔热性能的影响。结果表明,随NGMI-HPMA用量增多,涂层的耐摩擦性能先提高后降低,疏水性和隔热性能均逐渐增强。当NGMI-HPMA用量为12.36%时,涂膜的综合性能最好:耐橡皮摩擦521次,水接触角67°,平衡温差为3.4℃。

氧化石墨烯/聚甲基丙烯酸丁酯复合材料的热稳定性

采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷偶联剂(KH550)对氧化石墨烯表面进行修饰,得到功能化氧化石墨烯(FGO),然后在引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)作用下,以甲基丙烯酸丁酯(BMA)为单体进行原位聚合反应,得到功能化氧化石墨烯/聚甲基丙烯酸丁酯(FGO/PBMA)复合材料.通过红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和热重分析(TGA)等手段对复合材料进行表征.结果表明,所制备的FGO/PBMA复合材料与聚甲基丙烯酸丁酯材料相比热稳定性显著提高,TGA结果显示,FGO/PBMA的最大失重区由PBMA的267℃升高到339℃,同时对反应机理进行了探讨.

氧化石墨烯改性聚(丙烯酸/丙烯酰胺)高吸水树脂的制备及性能研究

为得到综合性能较优的高吸水性树脂,研究了氧化石墨烯(GO)对聚(丙烯酸/丙烯酰胺)[P(AA/AM)]高吸水树脂的改性作用。首先通过Hummers法制备了GO,采用水溶液合成法合成了P(AA/AM)-GO高吸水树脂,采用SEM、FT-IR、TGR等手段分析了改性高吸水树脂的微观结构及热性能,并对其进行了溶胀测试和保水性能测试;研究了GO质量浓度、单体配比、交联剂用量、引发剂用量等因素对P(AA/AM)-GO的耐盐性、吸水性的影响。结果表明,GO改性P(AA/AM)后,所得树脂的吸水倍率(QW)和吸盐水倍率(QS)分别为502g/g和122g/g,与市场上广泛使用的P(AA/AM)相比,耐盐性提高了2.8倍,热稳定性提高了58%,在100℃失水60min时保水率提高了21.5%。所以GO的加入能有效改善传统高吸水树脂的综合性能,同时拓宽了GO的应用领域。

一种点击功能化氧化石墨烯对碳钢的缓蚀行为研究

通过点击化学方法合成了三氮环修饰的点击功能化氧化石墨烯(C-FGO)。采用FTIR、Raman、XRD、TEM对C-FGO的结构进行了表征,然后采用SEM、AFM以及电化学测试等手段对C-FGO的缓蚀性能进行测试评价。结果表明:氧化石墨烯被成功的功能化,通过点击反应成功制备了C-FGO,简化了传统纳米缓蚀剂的合成过程,测试结果表明C-FGO可以显著抑制N80碳钢在1M HCl溶液中的腐蚀,最佳缓蚀效率可以达到97.73%,表现为一种混合型缓蚀剂。

氧化石墨烯与甲基丙烯酸和烯丙基磺酸钠共聚物的制备与性能

通过氧化和超声波作用制备了氧化石墨烯（GO）纳米相片层分散液,再与甲基丙烯酸（MAA）和烯丙基磺酸钠（SAS）进行自由基共聚反应制备了氧化石墨烯与甲基丙烯酸和烯丙基磺酸钠的共聚物P （GO-MAA-SAS）,各组分的质量比为m （MAA）∶m（SAS）∶m （GO）=13∶6∶1.FTGIR 检测结果表明GO 与单体之间发生了共聚反应,AFM 检测结果表明共聚物中GO 片层的厚度为4nm、长宽在5-10nm范围.应用结果表明用10%的P（GOGMAA-SAS）鞣制皮革的收缩温度为84℃,GO 的鞣制作用与GO 的纳米效应和与胶原纤维的键合作用及其二者之间的协同作用有关,研究结果GO 纳米片层可以鞣制皮革并且GO 的分散状态是影响鞣制效果的主要因素.

聚丙烯酸/氧化石墨烯自修复水凝胶的合成及性能

通过改进的Hummers方法成功制备了氧化石墨烯(GO)。以Fe^(3+)为交联剂、丙烯酸(AA)为单体、GO为增强剂,采用原位聚合法制备了聚丙烯酸(PAA)/GO自修复水凝胶。考查了不同GO含量下,PAA/GO自修复水凝胶的溶胀性能,并探讨了GO含量、Fe^(3+)含量和H_2O含量对PAA/GO自修复水凝胶力学性能的影响,研究了PAA/GO自修复水凝胶的自修复性能。结果表明,Fe^(3+)含量、GO含量和H_2O单体含量分别为0.5%(摩尔分数)、0.5%(质量分数,下同)、80%时,具有最佳力学性能(其拉伸强度为743.5 kPa,断裂伸长率为2940.5%);GO含量为0.25%时,PAA/GO自修复水凝胶的吸水性能最大;PAA/GO自修复水凝胶具有优异的自修复性能。

水性聚氨酯丙烯酸酯/氧化石墨烯防腐涂层的制备与性能

为进一步改善水性聚氨酯丙烯酸酯涂层的防腐性能,采用原位聚合法制备了系列水性聚氨酯丙烯酸酯/氧化石墨烯(WPUA/GO)复合乳液。利用X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱表征了自制GO的结构与形貌;运用透射电镜、扫描电子显微镜分析了复合乳液的微观形貌;并通过耐盐雾试验及电化学工作站测试了涂层的防腐性能。结果表明,通过改进的Hummers法制备出氧化程度高、分散性较好的GO;WPUA/GO乳液粒径随着GO含量的增加呈现先增大后减小的趋势;当GO的质量分数为0.5%时,涂层的热稳定性提高了140℃,耐盐雾时间比纯WPUA延长了10 d,腐蚀电流密度减小了1个数量级。

乙二胺化氧化石墨烯改性超支化聚氨酯-含丙烯酸酯复合乳液的制备与表征

采用乙二胺与丙烯酸丁酯依次对氧化石墨烯(GO)进行改性引入乙烯基(MGO),然后与丙烯酸酯类(含羟基)单体聚合获得含-OH的MGO/PA;同时在超支化聚氨酯核外围接枝线性聚氨酯获得含-NCO的超支化聚氨酯预聚体,两者混合后缩聚并交联,经乳化获得乙二胺化GO改性超支化聚氨酯-含丙烯酸酯复合乳液。通过红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电镜、原子力显微镜、扫描电镜、热重分析等对材料进行表征,并探讨了不同含量MGO对乳液力学稳定性、胶膜耐水性、热性能以及力学性能的影响。结果表明,乙二胺对GO改性成功,剥离更完全且分散性很好。当引入聚丙烯酸酯(PA)固定含量为16%,随着MGO含量的增加,胶膜的水接触角、拉伸强度、吸水率均呈现先增加后降低的趋势,当MGO质量分数为0.46%时,与HBPU基体有较好的相容性,复合材料的综合性能最佳,其热分解温度提高了29℃,胶膜表面水接触角为99.7°,24 h吸水率为5.21%,拉伸强度为15.37 MPa,断裂伸长率为445.3%。

丙烯酸水-氧化石墨烯水凝胶吸附氨氮热力学研究

以丙烯酸为单体,氧化石墨烯为改良剂,在致孔剂、交联剂和引发剂作用下,通过悬浮聚合得到丙烯酸-氧化石墨烯水凝胶(AA-GG),对丙烯酸水凝胶采用傅里叶变换红外光谱测试,结果表明材料中含有甲基、羟基、碳碳双键和氰基。通过静态吸附实验,研究AA-GG对低浓度氨氮的吸附热力学,结果表明,丙烯酸水凝胶对氨氮的吸附容量可达0.035 mmol/g, AA-GG对氨氮吸附符合Freundlich等温吸附方程,且ΔH<0,ΔG<0,ΔS<0,表明氨氮在AA-GG吸附属于可自发进行的物理吸附,吸附过程为放热且伴随熵减少过程。

氧化石墨烯包裹聚甲基丙烯酸缩水甘油酯微球用于增强水性环氧树脂的防腐性能

以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)自由基聚合反应合成聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA);利用生物基原料赖氨酸(Ly)作为桥梁,将氧化石墨烯(GO)与PGMA连接,合成表面包裹氧化石墨烯的PGMA微球PLGO,用于制备水性环氧复合涂料。产物结构经红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射和扫描电镜分析,结果表明,GO成功包裹PGMA微球;采用电化学、盐雾试验对水性环氧涂层的防腐性能进行分析,结果表明,当添加质量分数0.3%的PLGO时,水性环氧防腐涂层具有最优异的耐腐蚀性,缓蚀效率可达到86.46%,与纯EP相比,腐蚀电流密度从2478.75 nA/cm^(2)降至335.46 nA/cm^(2),腐蚀电压从-0.88 V升高至-0.53 V,低频阻抗值提高约4个数量级。

氧化石墨烯改性丙烯酸树脂涂层的制备及性能研究

以氧化石墨烯(GO)作为增强相加入到丙烯酸树脂中制备GO/丙烯酸树脂复合材料。用X射线衍射、红外光谱、拉曼光谱对GO结构进行表征,用扫描电镜、透射电镜对GO以及复合材料形貌进行观察,发现GO在丙烯酸树脂中分散状况良好。另外,将所制备的丙烯酸复合乳液涂覆在马口铁片上成膜,对复合材料的附着力、热学、力学、以及耐酸碱性进行测试,结果表明,相对于纯丙烯酸树脂而言,添加了少量GO的丙烯酸树脂,其热学性能更加稳定,硬度也有较大的提高,附着力以及耐酸碱性能都有较大的改善。

氧化石墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯复合乳液的制备及其摩擦磨损性能研究

采用改进Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),并用乳液聚合方法合成了GO/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合乳液。用红外光谱仪对GO进行了表征,用扫描电子显微镜观察了复合乳液的形貌;采用高温摩擦磨损试验机(HT-1000型)考察了GO/PMMA复合乳液作为水基润滑添加剂的摩擦磨损性能,讨论了乳液含量对摩擦磨损性能的影响;并用扫描电子显微镜观察了磨痕表面形貌,初步探讨了复合乳液的摩擦磨损机理。结果表明:所制备的GO/PMMA复合乳液具有优异的减摩抗磨性能,当乳液质量分数为1%时,摩擦系数减小了85.5%,磨损率减小了62.3%。

丙烯酸接枝改性氧化石墨烯及其对Ce(Ⅲ)的吸附性能研究

以氧化石墨烯为基材,通过接枝丙烯酸单体,对其进行功能化改性,制备出对Ce(Ⅲ)具有良好吸附性能的吸附材料(GO-g-PAA)。系统研究了吸附时间、溶液pH值等不同实验条件对Ce(Ⅲ)吸附行为的影响。结果表明,GO-g-PAA用于吸附Ce(Ⅲ)时可在100 min达到吸附平衡,吸附过程符合准二级吸附动力学方程和Langmuir等温吸附模型,属于化学吸附和单分子层吸附,其理论最大吸附量为251.9 mg/g。XPS谱图证实GO-g-PAA吸附Ce(Ⅲ)时属于阳离子交换机理。此外,GO-g-PAA在pH=1时对Ce(Ⅲ)的吸附量仍可达到101.9 mg/g,说明该吸附剂可在强酸性条件下使用,因此GO-g-PAA在去除废水中的稀土离子污染物方面具有良好的应用前景。