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众所周知,石墨烯具有优良的力学性能、导电性能、极大的比表面积和优异的吸附性能,理论上在聚合物基体中少量的加入就可以对复合材料的性能产生明显的影响。然而,石墨烯表面呈惰性状态,与其他材料的界面相容性较差,而且石墨烯层与层相互间容易产生团聚,导致石墨烯很难分散一些常见的有机溶剂介质中,极大的限制了石墨烯在复合材料领域的进一步研究和应用。为了扩大其应用,必须要对石墨烯进行功能化改性,不仅可以赋予石墨烯良好的分散性和溶解性等性质,同时还尽量保留石墨烯本身的优异性能。本论文成功制备了丙烯酸功能化氧化石墨烯以及丙烯酸功能化氧化石墨烯/丙烯酸酯无皂复合乳液,并对其性能进行了研究,具体研究内容及结果如下:(1)丙烯酸功能化氧化石墨烯(FAGO)的制备和性能表征:本文首先通过改进的Hummers方法制备氧化石墨烯(GO),然后通过酰氯化反应使丙烯酸与氧化石墨烯上的羟基反应得到丙烯酸功能化氧化石墨烯(FAGO),FAGO在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)等溶剂中溶解性良好。采用傅利叶红外光谱扫描仪(FT-IR)、拉曼光谱分析(Raman)、热失重分析(TGA/DTG)、X射线衍射仪(XRD)、核磁氢谱(1HNMR)等对GO及FAGO进行了结构表征和性能测试。结果表明,丙烯酸上的羧基与GO羟基反应生成了酯键,从而实现了它们之间的共价键连接。同时由于FAGO有良好的分散性,以及含有具有一定反应活性-O-CO-CH=CH2,还可进一步参与聚合反应,这为石墨烯在高分子基体中的分散与加工创造了条件。(2)丙烯酸功能化氧化石墨烯/丙烯酸酯纳米复合乳液的制备及性能研究。本论文通过乳液聚合制备了 FAGO/丙烯酸酯纳米复合乳液,详细探讨了 KPS用量、反应型乳化剂的选择及用量、FAGO用量和单体配比对FAGO/丙烯酸酯纳米复合乳液及其乳胶膜性能的影响,这些性能包括:乳液的聚合稳定性和单体转化率、乳胶粒的粒径及其分布、Zeta电位、乳胶粒形貌和粘度、乳胶膜的耐水性、接触角、耐溶剂性、力学性能、热稳定性、玻璃化转变温度和表面形貌。综合以上各种影响因素:当KPS用量为0.8%,反应型乳化剂选为烯丙基磺酸钠(ALS),用量为0.8%,FAGO用量为1.0%,单体配比(MMA:BA)为4.5:5.5时,所制得的复合乳液综合性能最佳。在此条件下,乳液的聚合稳定性较好,单体最终转化率达到了 99.37%,乳胶粒子粒径在160nm左右,粒径分布均一,Zeta电位绝对值在40mV以上,乳液的稳定性优良。乳液成膜后,乳胶膜的耐水性、耐溶剂性、力学性能和热稳定性均较好,玻璃化转变温度(Tg)在30℃左右。(3)由于FAGO作为一种新型无机纳米粒子被应用于乳液聚合体系,我们研究FAGO的加入对复合乳液性能的影响。力学性能测试表明,加入少量FAGO,复合材料的力学性能得到了提高。当丙烯功能化氧化石墨烯的含量为1.0%时,复合薄膜的拉伸强度增加了 10.3MPa,断裂伸长率降低了 204%。同时我们对复合薄膜的吸水性和接触角进行了研究,结果发现加入少量FAGO后,与纯丙烯酸酯乳胶薄膜相比,复合材料的表面由亲水性变成了疏水性,复合薄膜的吸水率由14.2%降低到了 3.1%,丙烯酸功能化氧化石墨烯的加入极大地提高了丙烯酸酯复合薄膜的耐水性能。对复合材料的耐溶剂性的研究表明,复合薄膜的吸油率由21.2%降低到了 11.7%,说明FAGO可以作为类似蒙脱土一样的阻隔材料。