改性石墨烯/聚苯胺水性聚氨酯涂料力学及防腐性能研究

为了提高水性聚氨酯涂层防腐性能,以对苯二胺作为还原剂,采用Hummer法合成氧化石墨烯(GO)来得到改性石墨烯(PGO),最后与聚苯胺(PANI)进行复合制备得到PANI/PGO,将其作为填料加入水性聚氨酯乳液(WPU)中,混合均匀后涂刷至马口铁板上,对涂层进行FTIR和XRD表征.研究了复合涂层的热稳定性、力学性能、吸水性、疏水性能、耐腐蚀性能和耐酸碱性能.研究结果表明,复合涂层PANI/PGO2表现出较优异的耐腐蚀性能、耐酸碱性能及力学性能.当PGO含量为0.05%时,涂层抗拉强度达到19.8MPa,延伸率达到98.3%,涂层硬度5H,吸水率为2.26%,水接触角为70.3°,腐蚀速率可达到0.002mm/a,具备较好的防腐性能.改性石墨烯的添加,可以显著提高聚苯胺水性聚氨酯涂料的力学和防腐性能.

改性石墨烯基传感器对SF_(6)分解组分H_(2)S的吸附机理及检测特性研究

作为SF_(6)的重要分解组分,H_(2)S能够有效反映SF_(6)气体绝缘电气设备内部绝缘故障类型及程度。该文以H_(2)S为目标检测气体,探究了改性石墨烯基传感器对H_(2)S的吸附机理及检测特性。基于第一性原理建立了环氧基化石墨烯(G-O)、钯掺杂石墨烯(Pd-G)和环氧基与钯共掺杂石墨烯(Pd-G-O)改性模型和H_(2)S吸附模型,从吸附能、态密度、轨道、脱吸附时间等多方面计算分析了G-O、Pd-G、Pd-G-O的改性机理与吸附机理,结果表明Pd-G-O对H_(2)S表现出优异的吸附性能,吸附能达到-1.015 eV,为较强的化学吸附,且对应着强烈的电荷转移值0.281 e;制备了G-O、Pd-G、Pd-G-O传感材料及器件,基于微量气敏测试平台测试了改性石墨烯基传感器检测H_(2)S的温度、体积分数、响应恢复及稳定特性,其中Pd-G-O传感器对H_(2)S表现出低工作温度(175℃)及快速响应优势。该文的仿真计算与气敏测试分析为研制检测SF_(6)分解组分的低功耗、高灵敏度及快速响应传感器提供了理论基础与实验支撑。

染料改性石墨烯的制备及其在毛/涤混纺织物抗静电整理中的应用

针对当前石墨烯类纺织功能整理剂同织物的结合牢度差的问题,文章首先制得还原氧化石墨烯(rGO),然后采用对氨基偶氮苯-4-磺酸(ASA)重氮盐对其进行共价接枝,得到染料改性石墨烯(S-rGO)。利用红外光谱、X射线光电子能谱仪、拉曼成像光谱等手段对S-rGO的结构进行了表征。然后将S-rGO作为抗静电整理剂用于毛/涤混纺织物的抗静电整理。结果表明:ASA分子的接枝可提高rGO与织物的亲和力,经S-rGO整理后的织物静电半衰期值相对空白对照织物明显降低,且经20次水洗后,织物的静电半衰期值变化不大,体现出良好的耐水洗性能。

改性石墨烯在橡胶复合材料中的应用研究进展

以研发高性能化和高功能化橡胶复合材料为目的,综述了近年改性石墨烯在提升橡胶复合材料性能方面取得的最新进展,主要包括机械性能、导热性能、阻隔性能、电性能和热稳定性能。并对改性石墨烯作为新型功能性填料在橡胶复合材料中的应用前景和遇到的问题进行了展望与分析,提高改性石墨烯与橡胶基体间的界面相容性是目前该领域亟待解决的技术难题和主攻方向,也是制备高性能功能性橡胶材料的关键。

碱改性石墨烯材料制备及对亚甲基蓝吸附性能研究

通过超声辅助技术,用强碱对石墨烯改性制备新型改性石墨烯材料。采用透射电子显微镜、傅里叶红外光谱和X射线衍射分析对改性材料进行表征。结果显示:改性后的石墨烯材料比表面积更大,形成更多的孔径结构,增加改性石墨烯的吸附活性位点。对亚甲基蓝的吸附实验表明,改性石墨烯材料对MB的吸附性能与超声时间、温度变化成正相关关系,且随着强碱含量的提高而前增后减,故碱改性对石墨烯的热吸附特性也有提高效果。在MB浓度为120 mg/L时,改性材料对MB的最大吸附容量为236.5 mg/g。

改性石墨烯/细菌纤维素复合导电纤维膜的制备研究

采用真空抽滤法制膜,并采用溶液还原法、蒸汽还原法以及先还原后制膜法3种工艺制备改性石墨烯/细菌纤维素复合导电纤维膜,采用扫描电镜(SEM)、X衍射(XRD)和Raman光谱对纤维膜材料的结构和性能进行表征,探讨了3种制膜工艺对复合导电纤维膜的表面电阻的影响。结果表明,通过SEM观察发现,采用溶液还原法和蒸汽还原法制备的复合导电纤维膜中石墨烯复合物(PNIPAM-rCO)与细菌纤维素较好结合,而先还原后制膜法制备工艺其结合效果较差;XRD证实了PNIPAM-rGO的存在几乎不影响细菌纤维素的结晶结构;Raman光谱较好地证实了PNIPAM-GO能充分还原成PNIPAM-rGO。通过比较导电纤维膜表面电阻发现,采用蒸汽还原法制备的导电纤维膜的导电性最佳。

边底水超稠油油藏改性石墨烯封堵技术的研究与应用

以0.5%石墨烯体系为研究对象,通过优选悬浮剂,形成改性石墨烯颗粒封堵汽窜技术。通过物模实验评价了改性石墨烯的封堵性,分析了封堵机理。实验结果表明:石墨烯颗粒堵剂随温度升高膨胀率增加,300℃膨胀率达10~25倍;悬浮液使用质量分数0.15%时,改性石墨烯封堵体系析水率小于5%,不同渗透率下封堵率大于97%。现场应用井注汽压力1.5~2.4 MPa,蒸汽吞吐有效期延长30~50 d,累积增油1066 t。

原位改性石墨烯在防腐涂料中的应用

对比了自制原位改性石墨烯与普通石墨烯的分散稳定性,采用自制原位改性石墨烯研制了一种防腐蚀涂料,并对涂层综合性能进行了测试。通过原位改性石墨烯掺量对涂层力学性能、耐盐雾性能、导电性能的分析,确定了最佳用量。研究结果表明:当原位改性石墨烯含量为0.3%时,制备的原位改性石墨烯防腐涂料具有优异的综合性能和较高的性价比;当原位改性石墨烯含量为0.4%时,制备的原位改性石墨烯防腐涂料可用于静电防腐领域。

改性石墨烯/天然橡胶复合材料的制备及性能

用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对石墨烯(GE)进行改性,将得到的改性石墨烯(KHGE)与天然橡胶(NR)进行混炼制备出改性石墨烯/天然橡胶(KH-GE/NR)复合材料。采用傅里叶变换红外光谱仪、拉曼光谱仪、X射线衍射仪和扫描电镜对改性前后石墨烯的结构进行了表征,考察了KH-GE/NR复合材料的硫化性能、力学性能和导电性能。结果表明:KH-570对GE改性后,增大了GE的层间距,使GE在NR基体中的分散得到了改善;随着KH-GE用量的增加,KH-GE/NR复合材料力学性能提高,当KH-GE质量比(即KH-GE质量占NR质量的百分数,下同]为1.0%时,KH-GE/NR复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别为17.57 MPa和645.48%,比未添加KH-GE的复合材料分别提高了122%和21%,当KH-GE质量比为2.5%时,KH-GE/NR复合材料的体积电阻率最终下降约3个数量级。

改性石墨烯/聚苯胺的制备及其环氧涂层的防腐蚀性能

为了改善环氧树脂防腐蚀涂料存在的孔洞缺陷,以改性石墨烯/聚苯胺复合材料作填料来提高环氧涂料的防腐蚀性能。首先采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),再利用对苯二胺还原GO得到改性石墨烯(PGO),进一步制备出改性石墨烯/聚苯胺(PGO/PANI)复合材料。通过拉曼光谱仪、场发射扫描电镜等研究了PGO/PANI的结构和微观形貌,利用盐雾试验、Tafel曲线和电化学阻抗谱研究了 PGO/PANI的防腐蚀性能。结果表明:PGO/PANI涂层的腐蚀等级由空白环氧涂层的10级提高到5级;PGO与PANI有良好的协同作用,PGO与苯胺单体质量比为0.10时,所制备的PGO/PANI复合涂层的防腐蚀效果较好,腐蚀电压为-194.59mV (vs SCE)、腐蚀电流密度为2.12×10^-9A/cm^2.

改性石墨烯/氯丁橡胶复合材料的制备及性能

以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)改性石墨烯(GE)为分散相加入氯丁橡胶(CR)基体中,混炼制备出改性石墨烯/氯丁橡胶(KH-GE/CR)复合材料.采用傅里叶红外光谱仪,X射线衍射仪和扫描电镜对改性前后石墨烯的结构进行表征,考察了硫化温度、不同含量KH-GE对KH-GE/CR复合材料力学性能和导电性能影响.结果表明:KH-570改性后的GE层间距增大,改善了在CR基体中的分散性;KH-GE/CR复合材料较佳硫化温度为180℃;KH-GE含量为1.5g时力学性能和导电性能良好,拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度较未添加KH-GE分别提高了123%、32%和29%.

KOH改性石墨烯对甲苯的吸附动力学及吸附机制

以改进Hummer's 法制备石墨烯,再经超声辅助KOH浸渍法制备改性石墨烯(MGE)材料,并采用TEM、XRD、N2吸-脱附、FT-IR光谱对材料的形貌结构、官能团、孔径、孔容进行表征。考察不同浓度KOH、超声时间、温度条件下制备的改性石墨烯甲苯性能,分析吸附动力学和吸附机制。结果表明石墨烯和改性石墨烯的比表面积分别为427.72和439.24 m^(2)/g;在一定条件下,甲苯饱和吸附率与超声时间、温度呈正相关关系,并随KOH浓度的增加先增后减;在实验温度为25℃、甲苯质量浓度为1.3 g/m^(3),吸附剂质量为0.3 g条件下,经6 mol/L KOH、3 h超声处理制备的改性石墨烯对甲苯的饱和吸附率为212.75×10^(-3);吸附过程符合准二级吸附动力学模型;吸附机制为孔道填充、疏水性作用、π-π键作用和H键作用。

改性石墨烯/天然橡胶复合材料热性能的研究进展

天然橡胶(NR)具有优异的力学性能,但其热性能不佳,如导热性差、不耐热老化的缺点使其在工业生产中受到了很大限制。综述了性能优良的石墨烯改性NR热性能的应用研究,介绍了石墨烯的改性方法以及石墨烯增强NR复合材料方法,比较并分析了国内外改性石墨烯增强NR热性能研究的发展现状,并对石墨烯/NR复合材料的前景进行了展望。

匀胶法制备改性石墨烯光催化薄膜的工艺及光催化性能

采用改进的Hummers法制备改性石墨烯分散液,然后用匀胶法在玻璃基底上制备改性石墨烯薄膜,研究低速(600~800 r/min)、中速(1 000~2 000 r/min)、高速(3 000~5 000 r/min)、滴胶时间(10~30 s)、加速度(100~700r/(min·s))和pH值(4~11)等匀胶工艺参数对改性石墨烯薄膜附着力的影响,优化匀胶工艺参数。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱仪、拉曼光谱以及激光共聚焦光谱,对最佳工艺下制备的改性石墨烯及其薄膜进行表征,重点研究可见光下改性石墨烯薄膜对亚甲基蓝的光催化降解性能,分析其可见光光催化原理。结果表明:在低速800 r/min旋转60 s,然后中速1 500 r/min旋转30 s,高转速4 000 r/min下旋转60 s,滴胶时间为20 s,加速度为100 r/(min·s),分散液pH=7条件下制备的改性石墨烯薄膜附着力最好。薄膜在可见光波段波长为421 nm处有最大吸收峰,对亚甲基蓝溶液进行光催化降解,4 h时降解率达到34.4%。其催化原理为改性石墨烯薄膜在可见光的作用下,产生强氧化剂·OH,把亚甲基蓝等污染物逐步氧化成二氧化碳和水,达到降解的目的。

改性石墨烯对水中亚甲基蓝的吸附性能研究

当下我国的染料废水排放十分多,里面含有大量的亚甲基蓝,会对水资源造成严重的污染,严重影响了居民的生活和我国的生态环境。而吸附法是一种操作简便、成本较低的污水处理办法。本文对改性石墨烯在水中对亚甲基蓝的去除进行了仔细研究,用各种显微镜和扫描仪器对普通石墨烯和改性石墨烯进行对比分析,实验分析了温度等因素对于两种石墨烯去除的实际影响。

含可交联基团的磺化聚醚醚酮/改性石墨烯复合膜的制备及性能研究

以含可交联基团的磺化聚醚醚酮(SPEEK)为基体材料,通过分别添加一定比例的氧化石墨烯(GO)和磺化石墨烯(SGO)制备了SPEEK/GO及SPEEK/SGO复合膜,并通过各种性能测试对其进行了对比研究.结果表明:与纯SPEEK膜相比,SPEEK/GO及SPEEK/SGO复合膜具有更优异的热稳定性能;其阻醇性、质子传导性以及选择性均有不同程度地提高.尤其是含有质量分数为1%SGO的复合膜展示出了最优的阻醇性能,其甲醇扩散系数为1.38×10^(-7)cm^(2)·s^(-1),远低于纯SPEEK膜的甲醇扩散系数(3.12×10^(-7)cm^(2)·s^(-1));因为其质子传导率最高,所以呈现出了最优的选择性,其选择性比SPEEK膜的选择性提高了一个数量级.这表明SPEEK/GO和SPEEK/SGO复合膜,尤其是SPEEK/SGO膜材料在直接甲醇燃料电池中具有广阔的应用前景.

改性石墨烯增强聚四氟乙烯摩擦学性能的分子模拟研究

采用分子动力学模拟研究了接枝改性氧化石墨烯对聚四氟乙烯(PTFE)的增强作用与摩擦学性能的影响,首先选用KH550、KH560和KH570三种硅烷偶联剂接枝氧化石墨烯(GO),在填入纯聚四氟乙烯后计算其机械性能与摩擦性能.对比得出KH560的增强效果最好,杨氏模量和剪切模量分别提高了205%和116%,摩擦系数提高了39.6%.然后选用聚酰亚胺(PI)接枝氧化石墨烯,对比了接枝改性与物理共混两种方式对增强效果的影响,结果表明接枝改性的增强效果优于物理共混.最后通过分析界面间相互作用力、结合能、原子相对浓度和原子运动速度等方式揭示了接枝氧化石墨烯对聚四氟乙烯基体的增强机理.

改性石墨烯/介电弹性体的制备及传感性能

目的制备具有优异介电性能,可用于传感器的热塑性聚氨酯弹性体复合材料。方法使用十八烷基胺修饰氧化石墨烯片层,通过热处理工艺部分还原改性后的氧化石墨烯,利用溶液混合法将改性石墨烯分散到热塑性聚氨酯的基体中,通过絮凝-热压的方法成形,并测试其结构、介电性能及传感性能。结果十八烷基胺通过共价键的形式接枝到氧化石墨烯表面,X射线衍射表明,十八烷基胺通过表面接枝改性,增大了石墨烯片层的层间距。结论改性石墨烯填充的介电弹性体具有较高的介电常数和较低的介电损耗,且表现出良好的弯曲形变-介电敏感响应。

PE-LD/硅烷偶联剂改性石墨烯复合薄膜的制备及性能表征

将硅烷偶联剂KH-560接枝到氧化石墨烯上制得KH-560改性氧化石墨烯(KGO),通过水合肼还原得到KH-560改性石墨烯(KG),最后将KG和石墨烯(G)分别与低密度聚乙烯(PE-LD)熔融共混、中空吹塑成PE-LD/KG复合薄膜和PE-LD/G复合薄膜。对样品的结构、形貌、光学性能、阻透性能、热性能和力学性能等进行表征。结果表明,KH-560成功接枝到KG上;KG无序度增加,KG的层间距比G增加约80%;KG在PE-LD中分散均匀,团聚较少;G对复合薄膜的光学性能和阻透性能的增强效果优于KG;而KG对复合薄膜的热性能和力学性能的改善明显优于G;当KG的含量为0.5%(质量分数,下同)时,PE-LD/KG复合薄膜的结晶度和弹性模量分别比纯PE-LD薄膜提高了8.4%和63.9%。

温敏聚氨酯/改性石墨烯复合膜的制备及透湿性能研究

以石墨为原料,经氧化、还原后,与丙烯酰胺和丙烯酸进行聚合改性,制备改性石墨烯(G-PAM-PAA),并与温敏聚氨酯(PU)共混,制备温敏聚氨酯/改性石墨烯复合膜,研究了复合膜的转变温度、微观结构及透湿性。结果表明,在低浓度下G-PAM-PAA纳米颗粒在PU中具有很好的分散性,且复合膜的转变温度随G-PAM-PAA含量的增加而降低。在相同的环境湿度和温度下,复合膜的透湿性随G-PAM-PAA含量的增加而提高,而随着环境温度的提高,复合膜的透湿性增加。