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摘要:采用改进的Hummers法制备出氧化石墨烯(GO),并用苯基异氰酸酯对其功能化,接着将功能化的氧化石墨烯(iGO)与4,4'-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)在二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中进行超声混合得到均匀混合液,再将混合液与聚四亚甲基醚二醇(PT-MG)、1,4-丁二醇(BD)在DMF溶剂中进行原位聚合制备iGO/热塑性聚氨酯(TPU)纳米复合材料(GO-TPU),同时在相同条件下合成PU以供对比.采用XRD、FT-IR、XPS、Ra-man光谱、SEM和万能拉伸试验机对GO的功能化效果及GO-TPU的性能进行了表征.结果表明:苯基异氰酸酯成功接枝于GO表面,iGO在TPU基体中分散均匀,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均随GO含量的增加表现为先增大后减小的变化规律,当iGO的质量分数为1%时GO-TPU的拉伸强度和断裂伸长率均为最大值,分别为4.26MPa和500%,与纯TPU相比,分别提高了127.1%和27.3%....
摘要:利用静电吸附作用将带正电的Fe3O4颗粒与带负电的石墨烯(GN)相结合制备出稳定的Fe3O4-GN复合材料.XRD结果显示Fe3O4-GN复合材料是由立方晶型的Fe3O4和无序排列的GN组成,FT-IR结果表明氧化石墨烯被水合肼还原,SEM照片显示Fe3O4颗粒均匀地负载在GN片层表面,粒径约为160nm.当制备的Fe3O4-GN复合材料作为电极材料使用时,在5C倍率下放电、充电时,其电比容量能保持在700 mAh·g-1左右;在1C倍率下循环50次后,其放电、充电比容量分别为749、741 mAh·g-1,Fe3O4-GN电极显示出良好的倍率性能和循环性能....
[硕士论文] 曾跃辉
材料科学与工程 湖南大学 2017(学位年度)
摘要:石墨烯具有独特的二维平面结构以及优异的力学、热学和化学特性,在很多高科技领域中具有重要的应用价值和广阔的应用前景,是目前材料科学、化学,物理学等领域的研究热点。然而,石墨烯呈化学惰性且不溶于常见的溶剂,这限制了其广泛应用。鉴于此,本研究利用苯基异氰酸酯对氧化石墨烯(GO)进行表面功能化修饰(iGO),以改善其在PU基体中的分散性能以及界面结合强度;在此基础上,采用原位聚合法和溶液混合法,分别将iGO分散于聚氨酯(PU)合成用的单体体系和 PU原料中,以制备 iGO/PU纳米复合材料,并分别在相同条件下制备纯 PU试样进行对比,以探讨不同含量的 iGO对 iGO/PU纳米复合材料的力学及热性能的影响。
  (1)采用改进的Hummers法制备了GO,随后利用GO表面的活性基团羟基(-OH)和羧基(-COOH)与苯基异氰酸酯中的异氰酸酯基团(-NCO)发生化学反应,将苯基异氰酸酯接枝于 GO的表面。采用红外光谱和X射线光电子能谱对改性产物iGO进行了表征,并考察了其分散性。结果表明:iGO表面有氨基甲酸酯基团(-NH-COO-)和酰胺基团(-CO-NH-)存在,苯基异氰酸酯被成功地接枝到了GO的表面;经比较iGO和GO在不同有机溶剂中的分散性发现改性后的iGO在有机溶剂中的分散性能明显优于GO。
  (2)利用原位聚合法,制备了不同 iGO含量(0.2、0.5、1、1.5 wt%)的iGO/PU纳米复合材料,考查了 iGO的添加量对复合材料力学及热性能的影响。结果表明:当 iGO含量低于1 wt%时,iGO在 PU基体中的分散均匀,无团聚现象;当 iGO含量高于1 wt%时,PU基体中的 iGO出现了明显的团聚现象。随 iGO含量的增加,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率均呈现出先增加后下降的变化趋势,当iGO含量为1%时,复合材料力学性能最优,其拉伸强度和断裂伸长率分别为4.3 MPa和500%,相比纯PU分别提高了126.6%和27.3%;热稳定性能也呈现与力学性能类似的变化趋势,当 iGO含量为1wt%时,热稳定性达最佳值,所对应的分解温度分别为320.1℃(失重率5%)和350.2℃(失重率15%),相比纯PU分别提高了23℃和18℃。
  (3)采用溶液混合法制备出了不同iGO含量(0、0.25、0.5、0.75、1 wt%)的 iGO/PU纳米复合材料。考察了不同 iGO含量对 PU纳米复合材料力学性能、热性能的影响。研究结果显示,iGO在 PU基体中分散均匀,无团聚现象;复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均随iGO含量的增加而增大,当iGO含量为1 wt%时,PU纳米复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别为46.8 MPa和521.3%,相比纯PU分别提高了72.4%和18.9%;复合材料的热稳定性出现了类似于其力学性能的变化趋势,当iGO含量为1 wt%时,热稳定性达到最佳值,所对应的分解温度分别为324.8℃(失重率5%)和355.8℃(失重率15%),相比纯PU分别提高了20℃和16℃。
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