《氧化石墨烯化學改性及其在高分子基體中的取向構築》是依託西南大學，由王明擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：氧化石墨烯化學改性及其在高分子基體中的取向構築
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王明
- 依託單位：西南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
利用二異氰酸酯提高氧化石墨烯表面反應活性後、與長鏈脂肪醇（或酸或胺）反應製備改性氧化石墨烯（mGO），然後將mGO與高分子混合後，經自行設計的取向擠出設備擠出，實現在熔融狀態下mGO在聚丙烯（PP）基體中完全剝離、均勻分散、高取向構築。並且通過增減取向單元個數來調節mGO在PP基體中的取向分布程度。利用SEM、TEM、AFM、拉曼光譜、氣體滲透儀等手段定量或半定量化表征mGO在PP基體中的取向度。研究mGO取向前後以及不同取向程度對PP/mGO 複合材料的力學性能、阻隔性能、結晶性能、流變性能、阻燃性能等影響。發現新的性能，揭示新的規律；為製備高性能多功能的高分子複合材料提供新的途徑，為填料在高分子基體中取向構築以及高分子複合材料形態調控的研究和套用提供理論依據，具有重要的理論意義和套用前景。
結題摘要
聚合物基功能複合材料的研製和開發是目前材料研究領域的熱點。然而，複合材料的性能取決於材料內部的多層次結構。填料粒子取向排布是一種在材料結構設計上具有較大價值的有效途徑。本項目自行搭建了填料粒子取向擠出體系，通過該系統實現了長徑比較大的填料粒子在高分子基體內的取向分布。該擠出系統不僅可以使具有一定長徑比的填料發生可控取向，獲得高性能聚合物基納米複合材料，而且還可以利用兩種高分子加工溫度視窗差異製備原位成纖的高分子合金材料。因此，該技術在高分子複合材料形態調控方面具有非常廣闊的理論研究價值和套用前景。 利用該取向擠出系統成功地製備了玻璃纖維（GF）、滑石（Talc）、碳納米管（CNTs）高度取向的聚丙烯（iPP）基複合材料，研究了該類複合材料的結構與性能的關係。研究發現填料粒子的取向有助於提高複合材料的力學性能、阻隔性能、結晶性能以及耐熱性能，並建立高取向不同類型的填料粒子對聚合物基複合材料的增韌增強機制及失效機理。同時，還研究了附生橫晶對複合材料結構與性能的影響。 為了製備高取向、分散均勻的iPP/石墨烯納米複合材料，我們對石墨烯進行了改性。用二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）、硬脂酸（HSt）與氧化石墨烯（GO）反應製備了功能化氧化石墨烯（FGs）。該方法製備的FGs具有較高的熱穩定性，使其在大部分高分子成型加工溫度範圍內保持不分解。另一方面，FGs與非極性iPP之間表現出較好的相容性，降低了FGs團聚作用，進一步提高iPP的整體性能。另外還製備了極性較強的氧化石墨烯（mGO），並研究了其與聚氯乙烯（PVC）、聚氨酯（PU）之間的相互作用，成功製備了性能優異的PVC/mGO、PU/mGO納米複合材料。 最後，利用取向擠出系統製備了高度取向且分散均勻的iPP/FGs納米複合材料，研究發現該複合材料具有較高彈性模量、拉伸強度、阻隔性能和抗靜電性能。該複合材料的成功製備為開發高性能聚丙烯材料、或聚丙烯功能化提供了很好的思路。
