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/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%。

氧化石墨烯/聚酰胺纳米复合材料研究进展

石墨烯具有优异的光学、电学和力学性质,石墨烯/聚合物纳米复合材料受到了学术界和产业界的共同关注。近年来,氧化石墨烯/聚酰胺纳米复合材料在提高材料性能、拓展下游应用方面取得了突破。文中综述了氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和功能化氧化石墨烯与不同聚酰胺复合的研究进展,总结了原位聚合、熔融复合和溶液共混等制备方法,讨论了氧化石墨烯的功能化方法以及纳米复合材料的化学结构、热性能、力学性能、电化学性能及应用,同时对该领域的发展和面临的挑战进行了探讨。

氧化石墨烯表面接枝聚己二酸丁二醇酯改性研究

为了提高氧化石墨烯(GO)在聚乳酸(PLA)中的分散性,改善PLA的耐冲击性能,作者利用悬浮聚合法,以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)为键桥,将GO表面分别与聚己二酸丁二醇酯(PBA)、聚己二酸丁二醇酯二醇(HPBA)、聚己二酸丁二醇酯单甲醚(MPBA)接枝,成功制备了纳米复合材料,并采用多种表征手段对材料进行了分析测试。结果表明:利用TDI成功合成了表面的异氰酸酯化的GO(iGO),GO层间距由0.85 nm增加到1.19 nm,其在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中的分散性显著提高。实验所得3种纳米复合材料(iGO-HPBA、iGO-PBA和iGO-MPBA)中,PBA在iGO表面的接枝量最多,iGO-PBA的层间距增加到1.34 nm;试样iGO-HPBA在300℃以下的耐热性好,而试样iGO-MPBA和iGO-PBA的综合耐热性好,3种试样均能够满足PLA熔融共混改性的需要。

氧化石墨烯改性玄武岩纤维/聚酰亚胺复合材料的制备与摩擦学性能

通过静电自组装法将氧化石墨烯(GO)附着在硅烷偶联剂KH550接枝后的玄武岩纤维表面,并采用热模压工艺制备了GO改性玄武岩纤维/聚酰亚胺复合材料(GBF/PI)。对比研究了聚酰亚胺(PI)、玄武岩纤维/聚酰亚胺(BF/PI)、KH550改性玄武岩纤维/聚酰亚胺(KBF/PI)、GBF/PI复合材料的力学性能和摩擦磨损性能。结果表明,GBF/PI复合材料的维氏硬度、压缩强度和弯曲强度分别为66.5 HV,275.9 MPa和169.8 MPa,较PI试样分别提高约29.2%,45.8%和47.1%,较BF/PI试样分别提高约21.9%,27.0%和28.1%,较KBF/PI试样分别提高约6.9%,20.2%和10.2%。与PI,BF/PI和KBF/PI试样相比,GBF/PI复合材料具有更优的热稳定性,其中GBF/PI的起始分解温度和质量残留率分别为398.4℃和57.70%,明显高于PI树脂的387.5℃和49.36%。摩擦磨损实验结果表明,与GCr15对磨60 min后,GBF/PI的平均摩擦系数为0.617,磨损率为5.22×10^(-6)mm^(3)/(N·m),较PI树脂试样分别低约11.4%和47.2%,较BF/PI试样分别低约7.7%和27.0%,较KBF/PI试样分别低约8.4%和12.0%。GO的引入有利于形成致密均匀的摩擦层,减轻了PI基复合材料摩擦损伤,提高了材料的减磨抗磨性能。

氧化石墨烯改性聚偏氟乙烯分离膜的制备、性能及应用

简述了聚偏氟乙烯(PVDF)膜与氧化石墨烯(GO)的结构特征,分析了有机-无机杂化膜的优势。详述目前GO/PVDF膜的几种主要制备方法,包括溶液浇铸法、静电纺丝法、化学接枝法、真空抽滤法等,分析了各制备方法的优劣。阐述了GO对PVDF复合膜孔径、亲疏水性能、膜通量、截留性能、力学性能等的影响,并对复合膜在水处理及其他潜在应用进行了综述。分析发现,溶液浇铸法工艺简单、制膜周期短,化学接枝法制得的膜各组分间结合稳固、服役时间长,而静电纺丝法制得的膜比表面积大、孔隙率高。在微观层面,GO片层发生毛细作用、低于片层直径的粒子能以更快的速度通过,宏观上表现为膜通量的提高,GO还能提高膜表面光洁度、减少杂质淤堵与污染,进而提高膜的使用寿命。对GO/PVDF复合膜的发展趋势进行了展望,以期为构建高效稳定的PVDF基分离膜提供理论依据与技术支持。

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。

聚羧酸改性氧化石墨烯对水泥基材料性能的影响

将氧化石墨烯(GO)表面活化后接枝共聚丙烯酸和异戊烯醇聚氧乙烯醚,制备聚羧酸改性氧化石墨烯(GO-PCE)。通过红外光谱和热重分析确定了GO-PCE的分子结构,并测试了掺GO-PCE水泥净浆和砂浆的性能。结果表明:掺入适量的GO-PCE能明显改善水泥净浆的工作性,当GO-PCE掺量为0.03%时,比掺GO的水泥净浆流动度增大102.86%;当GO-PCE掺量为0.03%、0.05%时,砂浆的28 d抗压强度比掺GO的分别提高17.95%、19.44%;GO-PCE在水泥浆体中的分散性优于GO,能充分发挥GO片层的增强性能,且GO-PCE可以加速水泥的水化进程,促进水化产物成核生长,细化氢氧化钙晶体尺寸,使水泥基体结构更致密。

静电纺丝制备的聚己内酯/还原氧化石墨烯神经导管基底膜的生物相容性研究

目的探索5种不同含量的聚己内酯/还原氧化石墨烯(Polycaprolactone/reduced graphene oxide,PCL/RGO)神经导管基底膜材料与PC12细胞的体外生物相容性。方法应用静电纺丝技术制备5种不同RGO含量的PCL/RGO神经导管基底膜样材料,并与PC12细胞共培养。使用CCK-8法测定PC12细胞的增殖情况,扫描电镜观察细胞的黏附与生长情况,活死细胞染色观察细胞活性。结果5组材料所对应的细胞增殖率有差异,但毒性分级均为0级(无细胞毒性),其中0.75%RGO/PCL组的细胞增殖情况最佳。5组材料培养7 d后,电镜观察显示细胞黏附生长明显较1 d、3 d增多,并铺满了材料表面。活死细胞染色结果显示,各组细胞存活率均在90%以上。结论5种不同RGO含量的PCL/RGO复合材料均具有良好的生物相容性,尤以0.75%RGO/PCL在促进细胞增殖、黏附方面有比较大的优势。

氧化石墨烯/聚酰亚胺相互作用及反应路径的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法,建立了氧化石墨烯(GO)和聚酰亚胺(PI)的模型,探究了GO/PI复合体系中的界面相互作用,以及在2873、3073和3273 K温度下GO与PI之间的反应路径。通过分析相互作用构型演变过程、时间/相互作用能曲线和温度/相互作用能曲线,揭示了GO与PI之间存在着较强的界面相互作用,这主要源于它们都具有sp2杂化的π共轭结构。ReaxFF分子动力学模拟了GO/PI复合体系在高温下可能的反应路径,结果表明在高温下GO转变为还原GO(rGO),PI发生热解并主要引发酰胺键的断裂,形成的碳团簇碎片上的N、O活性点位与rGO发生共价键连接,并进一步促成rGO边缘新结晶碳簇的形成。温度的升高可以促进GO/PI复合体系中rGO的结晶度的增加,对rGO上的元素及碳环数量进行了分析显示rGO上新增的6元环数量由2873 K的142.1%增加到3273 K的195.3%。该研究揭示了GO/PI复合材料在高温下反应的过程,为研究高性能石墨烯膜的制备提供了重要的理论支撑。

还原氧化石墨烯/聚吡咯棉织物作为电极材料的锌离子超级电容器研究

以还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide,rGO)/聚吡咯(polypyrrole,PPy)复合材料作电极,以2 mol/L氯化锌(ZnCl_(2))溶液作为电解质构建的超级电容器,可满足电子产品所需的储能需求。本研究以棉织物为基底,采用氧化法制备rGO/PPy棉织物复合材料。电化学测试结果表明,在1 mA/cm^(2)下,rGO/PPy获得了2983 mF/cm^(2)的高比电容和5000次循环后71.1%的容量保持率。由此可知,rGO/PPy棉织物作为电极材料在锌离子超级电容器中具有一定的应用前景。

氧化石墨烯-壳聚糖-钛酸钡/聚偏氟乙烯-三氟乙烯压电复合涂层对人脐带间充质干细胞成骨分化的影响

目的:探讨氧化石墨烯-壳聚糖改性的钛酸钡纳米颗粒(BCG-NPs)与聚偏氟乙烯-三氟乙烯(P(VDF-TrFE))复合压电材料对人脐带间充质干细胞(hWJ-MSC)成骨分化的影响。方法:采用滴涂法在钛表面制备BCG-NPs/P(VDF-TrFE)涂层(BCGP-Ti),对其表面形貌、物相组成、亲水性和压电性能进行表征。通过模拟体液浸泡实验检测样本体外矿化的能力。将hWJ-MSC接种在样本表面,采用CCK-8检测细胞活力,细胞骨架染色观察hWJ-MSC铺展情况,碱性磷酸酶(ALP)和茜素红染色分别评估ALP活性和矿化水平,实时荧光定量PCR和免疫荧光染色检测成骨分化相关基因和蛋白表达。将Ti棒与BCGP-Ti棒分别植入SD大鼠股骨,Micro-CT和组织学染色观察骨整合效果。结果:扫描电镜和X射线衍射分析证实BCGP-Ti涂层成功构建。极化后BCGP-Ti具有良好的压电响应,其亲水性优于Ti和未极化的BCGP-Ti(P<0.01),体外矿化的能力高于Ti和未极化的BCGP-Ti(P<0.01)。hWJ-MSC在极化后BCGP-Ti表面铺展的面积较Ti组增加(P<0.05)。与Ti相比,极化后BCGP-Ti促进hWJ-MSC矿化水平、ALP以及Ⅰ型胶原蛋白(COL1)、Runt相关转录因子(RUNX2)、骨钙素(OCN)等成骨分化相关基因和蛋白的表达(P<0.05),在体内实现更好的骨整合。结论:在钛基表面构建BCG-NPs/P(VDF-TrFE)涂层可诱导hWJ-MSC成骨分化促进骨整合。

聚羟基脂肪酸酯/氧化石墨烯复合材料的制备及性能表征

采用熔融机械共混技术制备了聚羟基脂肪酸酯(PHA)/氧化石墨烯(GO)复合材料,通过拉伸性能测试、差示扫描量热分析、X射线衍射和扫描电子显微镜表征等手段,系统研究了GO对PHA基体材料力学性能、热性能、结晶行为和微观形貌的影响。结果表明,适量GO(0.04%)的引入可显著提高PHA的拉伸强度和断裂伸长率。PHA/GO复合材料的结晶度均随GO含量的增加而提高,说明GO能够促进PHA的结晶。GO在PHA基体中分散良好,与PHA基体具有良好的相容性。综上所述,GO是一种理想的PHA基体增强增韧改性剂。

改性氧化石墨烯六碳聚羧酸减水剂的制备及其应用

通过加入苯并三氮唑与氧化石墨烯形成氢键,降低了温度敏感性。并通过控制苯并三氮唑与聚乙烯吡咯烷酮的质量比,生产出改性氧化石墨烯。并以改性氧化石墨烯、二乙二醇单乙烯基醚、4-巯基丁基乙烯基醚、不饱和酸、还原剂、氧化剂、pH值调节剂和去离子水为原料制备改性氧化石墨烯六碳聚羧酸减水剂,具有较好的减水率和净浆流动度,可以较好的均匀分散在水泥中,从而应用到混凝土中,能够使混凝土有较好的坍落度和抗压强度。

氧化石墨烯界面调控纳滤膜制备及性能研究

为提高传统聚酰胺纳滤膜渗透性能和抗污染性能,文章以聚砜(PSF)超滤膜为基材,以哌嗪、均苯三甲酰氯为水相和有机相单体,引入氧化石墨烯(GO)作为亲水改性材料,通过界面聚合法制备氧化石墨烯复合纳滤膜(GO-PA-PSF膜),研究GO占比对膜表面形貌、化学结构及分离性能的影响。结果表明,当GO质量分数为0.01%时,GO-PA-PSF膜表面开始出现褶皱,膜表面粗糙度、亲水性和负电性增强,其渗透通量为50.47 L/(m^(2)·h),对Na_(2)SO_(4)的截留率为98.14%,在30 h脱盐试验中保持良好的稳定性,对3种模型污染物的抗污染性能有所提升。

端羟基超支化聚(胺-酯)非共价改性氧化石墨烯

采用改进的Hummer方法制备了氧化石墨烯(GO),并利用端羟基超支化聚(胺-酯)对其非共价功能化。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和热重分析(TG)及紫外可见分光光度等方法对氧化石墨烯表面改性的性能进行了分析。FT-IR,Raman,XRD和TG分析结果表明,超支化聚(胺-酯)分子成功改性了氧化石墨烯;XRD分析表明,随着超支化聚(胺-酯)含量的增加,石墨烯片层层间距增大,这说明超支化分子能够渗透插入到氧化石墨烯片层之间;Raman分析表明,吸附在氧化石墨烯表面的超支化聚(胺-酯)提高了氧化石墨烯表面的无序化程度和石墨烯结构的不完善程度。SEM形貌分析表明超支化聚(胺-酯)大分子覆盖在氧化石墨烯的表面上,且通过对改性前后氧化石墨烯在乙醇和正己烷中透光率的对比,表明改性后的氧化石墨烯分散性能得到了明显提高。

氧化石墨烯改性地聚物再生混凝土的抗硫酸溶蚀性能研究

以地聚物再生混凝土为基体,将混凝土浸泡于pH=1.0的硫酸溶液中48 d,以其表观损伤、抗压强度、质量损失、中和深度作为耐硫酸性能指标,研究不同掺量的氧化石墨烯(0.01%,0.03%,0.05%,均为质量分数,下同)对混凝土抗硫酸溶蚀性能的影响。此外,通过SEM、XRD、FTIR对氧化石墨烯的改性效果进行微观分析。结果表明:掺入少量的氧化石墨烯可显著提高混凝土的抗硫酸性能,但随着掺量的增加改性效果逐渐减弱。改性后混凝土的抗压强度分别提高56.0%、17.0%、6.0%,且经硫酸溶蚀48 d后仍优于未改性混凝土。48 d后掺量为0.05%的混凝土出现最大的质量损失和中和深度,以及SEM图中较差的界面过渡区和较多松散的腐蚀产物代表其改性效果最差。综合宏观表现、XRD和FTIR分析,确定氧化石墨烯掺量为0.01%时地聚物再生混凝土具有最佳的抗硫酸溶蚀性能。

聚酰亚胺薄膜制备高导热石墨烯膜影响因素研究

研究了使用聚酰亚胺薄膜作为前驱体,通过1 200℃真空碳化和2 800℃氩气保护石墨化制备出高导热系数的石墨烯膜,并研究了对苯二胺含量、薄膜拉伸比例、薄膜厚度和导热填料的加入对石墨烯薄膜导热系数和拉伸强度的影响。结果显示在不添加导热填料时,38μm的聚酰亚胺膜烧制的石墨烯膜导热系数为1 298 W·m^(-1)·K^(-1),拉伸强度为30 MPa;添加5%的粒径为1μm的氧化铝,石墨烯膜的导热系数可达1 278 W·m^(-1)·K^(-1),拉伸强度可达66 MPa。

立方体银纳米-聚二烯二甲基氯化铵/氧化石墨烯复合膜修饰电极用于多巴胺和亚硝酸根的同时检测

以聚二烯二甲基氯化铵(PDDA)为保护剂和还原剂,制备了PDDA功能化的银纳米颗粒(Ag NPs),然后与氧化石墨烯(GO)复合,得到PDDA功能化的立方体银纳米(C-Ag NPs)/GO复合膜,修饰于玻碳电极(GCE)表面,形成C-Ag NPs-PDDA/GO/GCE。采用扫描电子显微镜表征了不同修饰膜的形貌,探讨了其对多巴胺(DA)和亚硝酸根(NO_2^-)的循环伏安行为,发现C-Ag NPs-PDDA/GO复合膜对DA和NO_2^-表现出显著的电催化氧化活性。采用差分脉冲伏安法,修饰电极检测DA的线性范围为0.030~0.300μmol/L和0.300~300μmol/L,检测NO!2的线性范围为30.0~2300μmol/L,检测下限分别为9.8 nmol/L和12.6μmol/L(S/N=3)。此电极具有良好的抗干扰性、重现性和稳定性,可用于人体血清样品中DA和NO_2^-的同时测定,回收率分别为97.4%~104.2%和98.0%~102.8%。与分光光度法比较,两者测定结果一致。

聚羧酸减水剂对氧化石墨烯分散效果的影响

在饱和水泥水溶液中,首先采用聚羧酸减水剂(PC)作为分散剂对氧化石墨烯(GO)进行超声分散,再通过光学显微镜和紫外―可见吸收光谱系统研究PC对GO的分散效果以及长期稳定性影响。进一步将制备好的GO-PC溶液与砂进行复合,得到GO-PC/砂,并通过扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱表征GO在砂表面的吸附效果。研究结果表明,PC的加入可以有效提高GO在碱性环境下的分散性能。通过紫外―可见光分光光度计测定GO的吸光度,确定PC与GO的最佳质量比为1∶1,最佳超声时间为40 min。SEM与拉曼光谱结果表明,砂表面吸附了大尺寸富含官能团的氧化石墨烯。