水性石墨烯/聚氨酯复合材料的制备与耐热性能

摘要

利用聚氧乙烯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物(PEPS)对石墨烯进行表面修饰,制备了一种水可分散的功能化石墨烯FGNs。将FGNs与水性聚氨酯(WPU)溶液混合制备石墨烯/聚氨酯复合材料,通过红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电镜、差示扫描量热分析及热重分析等对FGNs及FGNs/WPU复合材料的结构、形貌及热性能进行了分析表征。结果表明,PEPS中疏水的聚二甲基硅氧烷(PDMS)链段通过非共价键作用吸附在石墨烯表面,而聚氧乙烯(PEO)链段提供亲水性的同时改善了石墨烯与聚氨酯的界面相容性,实现了石墨烯在聚氨酯中的均匀分散。研究发现,当FGNs在WPU中的含量为2.0%时,WPU的玻璃化转变温度提高了51.6℃,10%的热失重温度提高了44.9℃,峰值热速率降低了33.4%,表明FGNs可显著增强WPU的耐热性能。