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石墨烯是由单层碳原子组成的片层结构,它通过碳原子的sp2杂化键合组成,是碳材料的基本组成单元。石墨烯具有优异的机械、光学及电子等性质,所以石墨烯材料已经引起了人们的广泛关注。这些材料在场效应、超高频率晶体管、高灵敏性传感器、机电谐振器以及聚合物复合物等方面有很大的潜在应用前景。最近几年,基于石墨烯的聚合物材料的高热导率和极强的机械性能也引起了大家研究的兴趣。其中,石墨烯填充的聚合物可以用来当做一种高性能的耐温性表面材料。本论文中,主要以石墨烯为基体,制备温度敏感性聚合物化学修饰的石墨烯复合物,并对产物进行表征和性能测试;同时也对氧化石墨烯在粒子合成过程中的特殊功能进行了研究,并以氧化石墨烯为稳定剂通过Picketing乳液聚合的方法制备了氧化石墨烯片层稳定的聚苯乙烯纳米胶体颗粒。主要内容如下:
1、第一次使用点击化学和RAFT聚合方法成功制备聚合物改性的石墨烯复合材料。石墨经过氧化-还原得到石墨烯片层。通过含炔芳香重氮盐与石墨烯的反应得到表面带有碳碳三键的石墨烯。用S-1-十二烷基-S’-(α,α’-二甲基-α”-乙酸)三硫酯和叠氮丙醇通过酯化反应得到末端为叠氮基团的RAFT CTA。使用点击化学的方法把RAFT链转移剂接枝到石墨烯表面。最后,使用RAFT聚合的方法制备了石墨烯/PNIPAM温敏性纳米复合材料。TEM测试结果表明石墨烯片层接上了PNIPAM聚合物分子链。通过微量热测试研究了石墨烯/PNIPAM纳米复合材料的温敏性能。测试结果表明它的最低临界溶解温度是33.2℃。
2、制备带有亲水性功能基团的氧化石墨烯。氧化石墨烯含有亲油性的底面和亲水性的边缘,它具有双亲性质,能存在于油水界面上并使表面张力降低,可以作为Pickering乳液聚合的稳定剂。制备了氧化石墨烯片层稳定的聚苯乙烯胶体纳米颗粒。通过透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)等手段对产物的结构和形态进行研究,结果表明成功制备了目标产物。