氧化石墨烯引发的表面阳离子聚合及石墨烯复合物薄膜性质调控

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石墨烯(Graphene)因其具有优异的电学性能、热学性能和机械性能备受广大研究者的青睐,近年来,石墨烯和氧化石墨烯(Go)用于制备聚合物复合材料的研究层出不穷。但是由于石墨烯碳骨架间存在很强的π-π共轭作用,导致石墨烯片容易聚集,在有机溶剂中的分散性较差,这阻碍了石墨烯在复合材料中的应用,对石墨烯表面进行聚合物官能化修饰是解决这一问题的有效途径。研究发现,石墨烯可以用作一些聚合反应的催化剂,这提供了一种环保高效的表面修饰方法。  我们用化学法制备了氧化石墨烯,并用其催化聚合苯乙烯。相比传统的复合材料制备过程,用石墨烯做催化剂可以实现“聚合反应催化”和“增强材料添加”两个过程合二为一,简化了操作步骤,同时所获得的石墨烯片在聚苯乙烯的良溶剂中具有良好的分散性。在此基础上,我们在聚合单体中加入了异戊二烯并改变了单体投料比,探究在氧化石墨烯表面接枝共聚物时共聚单体比例对其性能的调控,并对上述复合物(GO-g-PS和GO-g-PSI)进行了AFM、SEM、TEM等多种表征。  测试结果表明,随着异戊二烯含量的增加,复合物中聚合产物组分的玻璃化转变温度逐渐降低,复合物薄膜表面粗糙度明显增加且形成的孔的数量也随之增加。利用这一结果,我们制备了以聚四氟乙烯薄膜为基底的复合物薄膜并进行了相关测试,结果表明,随着异戊二烯含量的增加,复合物薄膜亲水性逐渐降低,透气性逐渐增加。由此,我们通过表面引发阳离子聚合的方法,实现了氧化石墨烯表面的可控改性。
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