石墨烯/羧基丁腈橡胶纳米复合材料的研究

摘要

石墨烯由于其独特的结构,具有高电导率、高模量、高强度、高热导率以及高比表面积,尤其是其超高的电导率,用作增强剂可极大地改善复合材料的电学性能、力学性能、热学性能。
　　 本文采用Hummers法制备氧化石墨,采用超声剥离制备氧化石墨烯,分别采用三种改性剂:十二烷基苯磺酸钠SDS、溴化十六烷三甲基铵CTAB、聚苯乙烯磺酸钠PSS改性氧化石墨烯,与XNBR胶乳进行混合后,采用水合肼还原制备母炼胶,然后与生胶混炼制备石墨烯/羧基丁腈橡胶(XNBR)纳米复合材料。采用红外光谱、透射电镜、拉曼光谱等表征手段对改性石墨烯和还原后的石墨烯进行表征。研究了石墨烯的用量及不同改性剂对复合材料导电性能、导热性能、耐热性能、力学性能的影响。实验结果表明:采用Hummers法、超声剥离可制备剥离效果较好的氧化石墨烯,水合肼还原基本去除含氧官能团。实验表明,机械混炼会使复合材料导电性消失,对于还原后胶乳直接成膜制得的复合材料,随着石墨烯含量的增加,复合材料的电导率显著提高,对比改性剂的效果,顺序如下:PSS＞CTAB＞SDS＞未改性。随着石墨烯含量的增加,混炼胶的力学性能明显改善,且CTAB改性石墨烯/XNBR复合材料的力学性能最佳。此外,石墨烯可以提高复合材料的导热性能和耐热性能。