氧化石墨烯的表面修饰及与聚芳醚腈的复合材料的研究

来源 :电子科技大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:liuxc1112
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石墨烯(Graphene)作为一种二维的碳材料,它的每一层上的碳键结构都是SP2杂化,具有高的电子云密度,结晶性和比表面积。与石墨烯相比,氧化石墨烯(Graphene oxide GO)作为石墨烯的前聚体,它的片层表面上分布着很多含氧官能团,包括大部分的环氧基团,羟基和少部分的酚基,羧基和羰基等。大量含氧官能团表现出的极性使得氧化石墨烯具有强烈的亲水性,从而使得氧化石墨烯在很多溶剂中有良好的分散性。本论文一方面希望通过利用氧化石墨烯作为一个载体,对其进行修饰,制得不同功能性的杂化材料。另一方面再利用它的极性键而展现出的较强的亲水性,来提高杂化材料在聚合基上的分散性。聚芳醚腈(PEN)是一类新型工程树脂,具有优异的阻燃性、耐高温性和机械强度等性能,有望作为新型高分子结构材料在军工、航天、汽车及电子等领域发挥重要作用。为了获得兼具良好的热学性能和力学性能及较高的介电性能或者微波吸收性能,本论文采用价格低廉的双酚A型聚芳醚腈为基体,通过对氧化石墨烯不同的修饰而制备出杂化材料氧化石墨烯@酞菁铁和氧化石墨烯@四氧化三铁/酞菁铁,按照不同的比例加入到聚芳醚腈里从而制备出聚芳醚腈/氧化石墨烯@酞菁铁和聚芳醚腈/氧化石墨烯/四氧化三铁@酞菁铁复合材料。本论文主要研究内容如下:(1)首先,采用Hummers改良法制得氧化石墨烯,然后对它的表面进行修饰,首先采取的是以2水合醋酸铜为铜源,以乙二醇为有机相,在一定的条件下利用溶剂热法制得氧化石墨烯@酞菁铜杂化材料(GO@CuPc)。结果表明棒状的酞菁铜均匀的分散在氧化石墨烯表面上,紫外测试和红外测试表面了杂化材料的上酞菁铜和氧化石墨烯的存在。(2)以氧化石墨烯为载体,以六水合三氯化铁为铁源,乙二醇为有机相,制备出一种具有优异微波吸收性能的氧化石墨烯@四氧化三铁/酞菁铁(GO@Fe3O4/FePc)杂化材料。实验证明,随着双邻苯二甲腈(BPH)含量的增多,GO@Fe3O4/FePc杂化材料的微波吸收性能显著增加,当BPH的含量达到0.1 g时,制备出的杂化材料的反射损耗值达到了-27.92 dB。(3)将两种杂化材料按照不同的比例加入到双酚A型聚芳醚腈中,采用流延成膜法利用其协同作用制备出性能优异PEN/GO@CuPc和PEN/GO@Fe3O4/FePc两种复合材料。当GO@CuPc含量低于2%时,复合材料的介电常数增加的幅度很小,而当GO@CuPc的含量达到3%介电常数则出现大幅度的增加,当它的含量达到5%时,PEN/GO@CuPc复合材料在100 Hz时,它的介电常数达到52 Hz.对于制备出的PEN/GO@Fe3O4/FePc复合材料,随着GO@Fe3O4/FePc含量的增加它的饱和磁化强度增强。
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