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。

偶联剂KH550改性氧化石墨烯/聚苯乙烯磺酸钠及其与丁苯橡胶的复合材料性能研究

在界面剂聚苯乙烯磺酸钠(PSS)的物理改性作用下,以硅烷偶联剂KH550(简称KH550)对氧化石墨烯(GO)进行化学改性,制得KH550改性GO(KH550-GO)/PSS,采用乳液法制备KH550-GO/PSS/丁苯橡胶(SBR)复合材料,并对其结构和性能进行研究。结果表明:通过PSS的加入,使KH550-GO在SBR中的分散性得到改善;与不加KH550-GO/PSS的复合材料相比,KH550-GO/PSS/SBR复合材料的物理性能和气密性能显著提高。

纳米二氧化硅表面接枝反应性相容剂协同增容聚苯乙烯/聚酰胺6

针对聚苯乙烯(PS)和聚酰胺6(PA6)热力学不相容引起共混物力学性能降低的问题,文中首先制得纳米SiO_(2)表面接枝苯乙烯(St)与3-异丙烯基-α,α,-二甲基苄基-异氰酸酯(TMI)共聚物为新型相容剂,并用于PS/PA6体系的反应性协同增容。扫描电镜和透射电镜分析结果表明,通过无机纳米粒子和异氰酸酯基团原位增容的协同作用可调控相容剂选择性分布,使两相界面张力减小,实现分散相PA6尺寸的降低、共混物相容性的提升。设计了不同异氰酸酯基团含量的相容剂,当添加量较少时(质量分数0.5%),拉伸强度最高增加了125.5%、断裂伸长率提升了128.1%,有效改善了PS/PA6由于热力学不相容引起的力学性能不佳的问题。

聚醚胺接枝氧化石墨烯对沥青性能的影响

为了改善氧化石墨烯(GO)在沥青基体中的分散性,提升GO及其衍生物改性沥青的性能,合成了聚醚胺接枝氧化石墨烯(PEA-GO)并通过傅里叶红外光谱(FTIR)试验和X射线衍射光电子能谱(XPS)对聚醚胺接枝前后的GO进行化学结构表征,验证了PEA-GO的成功合成.对不同掺量GO及PEA-GO改性沥青的性能规律进行了分析,结果表明:相较于GO,PEA-GO对沥青常规性能的改善作用更加明显.在相同掺量下,PEA-GO改性沥青的针入度、延度、软化点均高于GO改性沥青,而PEA-GO改性沥青的黏度低于GO改性沥青.在相同掺量下,PEA-GO改性沥青的G^(*)、G^(*)/sinδ均高于GO改性沥青,当PEA-GO的掺量为沥青质量的0.05%时,改性沥青的G^(*)最高,且PEA-GO改性沥青的δ均低于GO改性沥青,表明PEA-GO对沥青的高温抗变形能力、弹性恢复能力、抗车辙能力的改善优于GO.

原位自由基聚合法氧化石墨烯接枝聚氨酯的制备及其对EVA的改性研究

采用硅烷偶联剂KH570功能化氧化石墨烯(GO),再通过原位自由基聚合法在GO表面接枝聚氨酯(PU),得到GO接枝PU(GO-g-PU)复合纳米片,以其对乙烯-乙酸乙烯酯无规共聚物(EVA)进行改性。结果表明:GO-g-PU复合纳米片能均匀分散在EVA基体中,GO-g-PU/EVA纳米复合材料的物理性能与热稳定性能均优于EVA和GO/EVA复合材料。

聚苯乙烯阻燃复合材料的制备及性能

以聚苯乙烯(PS)接枝的改性氧化石墨烯[(GO–KH570)-g-PS)]、聚磷酸铵(APP)为阻燃剂,添加到PS中制备阻燃复合材料。对阻燃复合材料进行扫描电子显微镜(SEM)、热失重(TG)、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧等级、熔体流动速率(MFR)测试。结果表明,(GO–KH570)-g-PS与PS有较好的相容性,在添加量较低时其阻燃作用显著且能明显改善阻燃剂与聚合物相容性差的问题,(GO–KH570)-g-PS不仅具有阻燃作用而且具有增容作用。当(GO–KH570)-g-PS质量分数为7.5%,APP质量分数为2.5%时,阻燃复合材料的LOI可达到27.8%,垂直燃烧等级达到V–1级别,在700℃时的残炭率达9.30%,在250℃时的MFR为31.27 g/(10 min),并且阻燃复合材料力学性能得到改善,其缺口冲击强度为2.71 k J/m2,拉伸强度为34.643 MPa。

端氨基超支化聚硅氧烷接枝氧化石墨烯改性环氧胶粘剂的研究

利用硅烷偶联剂KH-550制备了端氨基超支化聚硅氧烷,并将其接枝到氧化石墨烯表面,通过FT-IR、XRD和TEM等手段表征了接枝结构。再将其添加到环氧树脂中,制备出改性环氧胶粘剂。通过TEM、DMA、高温剪切强度以及90°剥离强度测试,研究了接枝氧化石墨烯对环氧胶粘剂的性能影响。研究结果表明:改性氧化石墨烯加入后环氧树脂的玻璃化转变温度有明显提高;当功能化氧化石墨烯的添加量为0.20%时,高温剪切强度和常温剥离强度较改性前分别提高了18%和129%,表明接枝改性氧化石墨烯的引入能够在一定程度上提高环氧树脂的韧性和耐温性。

具有pH值响应性纳米通道的氧化石墨烯纳滤膜的制备

为了改善氧化石墨烯基纳滤膜在应用时结构稳定性差和应用范围窄的问题,利用乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)对氧化石墨烯(GO)进行改性,并接枝聚丙烯酸(PAA),获得具有交联结构和pH值响应性的GO-PAA纳滤膜;对GO粉末、GO-VTES粉末、GO-PAA粉末和纳滤膜进行表征,采用染料刚果红、达旦黄、金橙、结晶紫、罗丹明B和碱性红分析纳滤膜的分离性能。结果表明:在酸性环境下,PAA链静电斥力减弱,链收缩,膜分离效果差;在中性或碱性环境下,PAA链静电斥力大,链伸展,膜分离效果好,纳滤膜对阴离子型染料的分离效果均达99%以上,对阳离子型染料均具有99%以上的吸附分离效果。该GO-PAA纳滤膜具有优异的分离效果和结构稳定性,在染料废水处理领域有着广泛的应用前景。

聚乙烯基咔唑共价接枝还原氧化石墨烯的制备及其宽带光限幅性能

用表面带负电荷的还原氧化石墨烯(RGO)作为阴离子聚合引发剂,在RGO表面使N-乙烯基咔唑(NVK)原位聚合,生成可溶性聚乙烯基咔唑(PVK)共价功能化的RGO非线性光学材料(RGO-PVK)。采用红外光谱、X光电子能谱和紫外-可见吸收光谱等对RGO-PVK进行了表征。将RGO-PVK嵌埋在非光学活性的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中制备了具有良好光学性能的RGO-PVK/PMMA薄膜,并利用开孔Z-扫描技术研究了RGO、RGO-PVK、退火处理的RGOPVK薄膜在532、1 064 nm激光辐照下的非线性光学(NLO)和光限幅(OL)性能。结果表明:与RGO相比,PVK在RGO表面的共价键合显著增强了材料的宽带NLO性能和OL效应。与没有经过退火处理的RGO-PVK/PMMA薄膜相比,退火后的RGO-PVK/PMMA薄膜展现出更加优良的NLO性能。在532、1 064 nm的激光激发下,退火后的RGO-PVK/PMMA薄膜的非线性吸收系数(β_(eff))分别为306.17、350.32 cm/GW,相应的光限幅阈值分别为0.37、0.31 GW/cm^(2)。

氧化石墨烯接枝碳纤维新型增强体的制备与表征

利用"Grafting-to"化学修饰法制备氧化石墨烯接枝国产碳纤维新型增强体。利用红外光谱、X射线光电子能谱和原子力显微镜对样品的官能团和表面形貌进行表征;利用接触角测量、单丝拉伸方法研究了接枝前后纤维单丝的润湿性能及拉伸强度,并通过微脱粘法分析了其复合材料的界面剪切强度。结果表明:氧化石墨烯的接枝修饰使国产碳纤维表面粗糙度提高了166%,表面能提高了46.3%,拉伸强度提高了7.8%,复合材料的界面剪切强度提高了111.7%。

氧化石墨烯辐射接枝4-乙烯基吡啶及其对Cr(Ⅵ)吸附性能研究

通过辐照接枝法在氧化石墨烯(GO)的表面接枝4-乙烯基吡啶(4-VP)制备了一种新型Cr(Ⅵ)吸附剂,并研究了单体浓度和吸收剂量对4-VP接枝率的影响。结果表明:聚4-乙烯基吡啶成功接枝到GO表面。接枝产物对Cr(Ⅵ)具有较好的吸附性能,在40min即可达到吸附平衡,吸附机理为离子交换机理,吸附过程符合朗格缪尔吸附等温模型,理论最大吸附量为114.9mg/g。在pH=3.12时,吸附剂对Cr(Ⅵ)吸附量可以达到最大值99.8mg/g。

端羟基超支化聚(胺-酯)接枝氧化石墨烯及在环氧树脂中的应用

采用改进的Hummer方法制备了氧化石墨烯(GO),再用核准一步酯化缩聚法接枝改性氧化石墨烯制备了端羟基超支化聚(胺-酯)接枝氧化石墨烯(HP-GO),将其与环氧树脂(EP)复配制得了HP-GO/EP复合材料。HP-GO的结构和特性用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电镜和热重分析进行了表征。结果表明,在GO上成功接枝上了端羟基超支化聚(胺-酯)。对复配的复合材料进行力学性能、拉伸断面形貌和热稳定性表征,并考察了GO和HP-GO在环氧树脂基体中的分散状态。结果表明,HP-GO有利于提高复合材料的综合性能,在HP-GO的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均达到最大值,分别为67.24MPa,86.09 MPa和12.64kJ/m^(2),与空白EP相比,分别增加了66.7%,37.39%和23.20%。拉伸断面形貌分析表明,纯EP是脆性断裂,而HP-GO/EP是典型的韧性断裂;热重分析发现,HP-GO较纯GO能更好地提高环氧树脂的热稳定性。HP-GO在环氧树脂基体中的分散状态更加均匀。

氧化石墨烯接枝表面改性碳纤维的方法

氧化石墨烯接枝表面改性碳纤维的方法,它涉及一种碳纤维的改性方法。本发明为了解决解决现有碳纤维表面活性低,表面张力下降,与树脂基体浸润性变差,导致复合材料的层间剪切强度降低的技术问题。本方法如下:1石墨氧化;2氧化石墨母液剥离;3氧化石墨烯功能化;4碳纤维的表面功能化;

壳聚糖/壳聚糖接枝氧化石墨烯复合气凝胶的制备及性能研究

以壳聚糖(CS)和壳聚糖接枝氧化石墨烯(CS-g-GO)为主要原料,通过真空冷冻干燥技术分别制备了CS气凝胶和CS/CS-g-GO复合气凝胶吸附膜,并通过扫描电子显微镜、红外光谱仪和接触角测量仪等对吸附膜的性能进行了测试和表征,结果表明,CS/CS-g-GO复合气凝胶的接触角较纯CS大,亲水基团减少;当CS-g-GO和CS质量比(WCSg-GO∶WCS)为100∶1556、CS-g-GO的接枝率为76.04%时制备的复合气凝胶吸附膜对细颗粒物(PM2.5)过滤效率可达到94.1%;与CS气凝胶相比,过滤效率提高了4.4%。

石墨烯接枝9,10—二氢—9—氧杂—10—磷杂菲—10—氧化物(DOPO)的功能化合成

利用有机分子对石墨烯进行修饰,提高其在溶剂中的分散性。选取含磷杂菲单体9,10—二氢—9—氧杂—10—磷杂菲—10—氧化物(DOPO)为修饰物,将氧化石墨烯用氯化亚砜处理后,使其碳层上的羧基被氯化形成酰氯基,利用DOPO中磷氢键(P—H)易断开的特性,与酰氯基发生反应,使得DOPO被修饰到石墨烯上。利用拉曼检测解释了反应前后碳层结构的变化,利用红外与X射线光电子能谱检测说明了反应产物与实验设计流程相一致,使用扫描电子显微镜观察了反应产物的表面形貌,反应产物在不同溶剂中的分散性实验结果表明其具有更好的分散稳定性。通过实验研究,获得了一种新型的功能化石墨烯,且与一般石墨烯相比在有机溶剂中具有更好的分散稳定性。

氧化石墨烯接枝防老剂的合成及在天然橡胶中的应用

采用防老剂4010 NA中间体(RT)与氯化亚砜处理的氧化石墨烯(GO)反应,制得天然橡胶(NR)/接枝防老剂GO-RT复合材料。结果表明,防老剂GO-RT在NR中的接枝率为10.54%。NR/GO-RT复合材料的力学性能保留率与抗抽提能力均优于采用防老剂4010 NA制备的复合材料。GO-RT在NR中具有优良的抗热氧老化性能是由于其提高了NR的降解活化能,并降低了NR老化过程中的自由基浓度。

聚苯胺共轭接枝氧化石墨烯的制备及性能测试

利用改进Hummers法氧化鳞片石墨,然后超声分离制备氧化石墨烯(GO),最后利用表面的环氧基与氨水在压力釜中反应引入氨基(GO-g),进而接枝聚苯胺,制备聚苯胺共轭接枝氧化石墨烯(GO-g-PANI)。通过FT-IR、SEM、TEM、XRD、四探针导体/半导体电阻率测试仪进行表征。结果表明,成功制备了聚苯胺共轭接枝氧化石墨烯,当氨基化石墨烯与苯胺的质量比为1∶3,氨基化温度为85℃时,制备得到的聚苯胺共轭接枝氧化石墨烯导电性最好,电阻率值为3.35Ω·cm,在导电材料、电磁屏蔽材料方面具有潜在的应用前景。

共价接枝改性对石墨烯分散性能的影响

本文将聚乙二醇单甲醚(PEO)氨基化处理得到氨基化PEO(PEO-NH2),然后利用PEO-NH2与氧化石墨烯(GO)表面的环氧基团反应,将PEO-NH2接枝到石墨烯表面上。对产物进行红外及热重分析表征结果表明,PEO-NH2成功地接枝到了GO、还原氧化石墨烯(rGO)表面,接枝PEO-NH2的含量分别约为34.4wt%、20.5wt%。此外,经水合肼还原后的PEO-rGO在水溶液和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中仍具有较好的分散性。

氧化石墨烯接枝聚乙二醇单甲醚相变材料的制备及性能

为解决相变材料聚乙二醇单甲醚(MPEG)在使用过程中存在易泄漏和导热系数低的问题,采用化学和物理相结合的方法制备了一种以海绵状氧化石墨烯(SG)为载体的定形相变材料FSPCM。利用红外光谱仪、拉曼光谱仪、差示扫描量热仪、热台和导热系数仪对FSPCM的化学结构、相变性能、高温热定形效果进行测试。结果表明:MPEG通过物理吸附和酯化反应成功负载到SG上,当FSPCM中SG的质量分数为6%时,其相变温度为37.5℃,熔融焓为129.7 J/g,焓值效率高达95.2%,且在250℃时仍具有较好的高温热定形效果。将FSPCM与聚丙烯(PP)共混成型后,共混材料的相变温度为32.9℃,熔融焓为12.1 J/g,共混材料的导热系数相比纯PP提高了35%,表明该定形相变材料有望应用于聚丙烯相变纤维。

氧化石墨烯接枝碳纤维及其树脂涂层在不同载荷下的摩擦学性能

目的提升碳纤维(CF)在水性聚酰胺酰亚胺(PAI)树脂涂层中的界面性能,从而使PAI复合涂层获得优异的摩擦学性能。方法以硅烷(KH550)为偶联剂,制备氧化石墨烯(GO)化学接枝CF增强体(CF&GO),研究CF接枝前后的热稳定性和添加CF&GO的PAI复合涂层在不同载荷下的摩擦学行为和磨损机理。利用红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的官能团、成分和表面形貌进行表征;利用热失重仪(TGA)对接枝前后CF的热稳定进行表征;利用SEM、摩擦磨损试验机和白光干涉仪分别对CF&GO在PAI复合涂层中的分布和摩擦学性能进行表征。结果GO通过与硅烷改性后的CF形成酰胺键成功接枝,接枝后,CF形成多尺度增强体,且表面形貌粗糙。此外,接枝后,CF的热稳定性降低,热稳定性规律为GO<CF&GO<CF。添加CF&GO的PAI复合涂层在10、15、20 N载荷下的摩擦学性能呈现不同现象:载荷为10 N时,摩擦因数最高为0.212,磨损率最低为2.64×10^(6)μm^(3)/(N·m);载荷为20 N时,摩擦因数最低为0.168,磨损率最高为3.74×10^(6)μm^(3)/(N·m)。结论接枝后,纤维表面粗糙度和界面性能提升,热稳定性降低。随着载荷的增加,CF&GO增强PAI复合涂层的摩擦因数降低,磨损率升高。