文献综述
石墨烯/聚氯乙烯薄膜的制备以及力学性能研究1.研究背景聚氯乙烯(PVC)是世界上最早实现工业化的五大通用塑料制品之一,由于其具有原料广泛、价格低廉、极好的阻燃性、良好的耐化学腐蚀性和绝缘性能的特点而被广泛应用于工业生产、建筑材料、汽车制造、生产包装等领域。
但是聚氯乙烯材料耐热性和柔性较差,通常在高温下会容易发生降解反应,同时聚氯乙烯极性键含量多,内部分子作用力大,在加工成形的过程中,极性键受热形成不饱和键,降低材料柔性,减小聚氯乙烯的抗氧化性。
而发展至今,聚氯乙烯虽仍是需求量和生产量最大的塑料制品之一,但是国内的聚氯乙烯产能过剩,行业处于结构调整阶段,因此改良聚氯乙烯成为行业发展必然趋势。
[1]近年,纳米复合材料的发展也促进聚合材料的兴起,掺入纳米材料对聚氯乙烯进行改性,可以增强其力学性能、热稳定性、导电性能等物理性能,从而拓宽聚氯乙烯的应用途径。
[2]而通常二氧化硅、石墨烯、氧化石墨烯等均可作为聚氯乙烯的纳米填料,但与其他填料相比,氧化石墨烯(GO)具有大量含氧官能团,促进其在溶剂中有效分散,为复合材料生成过程修饰提供活性位点,使得氧化石墨烯/聚氯乙烯填料更加容易形成,而在氧化石墨烯/聚氯乙烯内部,氧化石墨烯在聚氯乙烯基体内均匀分散,因此两者之间有较强的相互作用,进而形成的层状结构使得氧化石墨烯/PVC的杨氏模量和拉伸强度大幅度提升。
[4]因此,氧化石墨烯填料改进PVC材料性能,有利于扩大应用前景。
2.氧化石墨烯/PVC复合薄膜的制备氧化石墨烯通常通过超声振动等方法破坏石墨的多层结构,并在反应过程中添加羧基、羟基、环氧基等基团得到。
而制备氧化石墨烯的方法最常见的有Brodie、Staudenmaier和Hummers三种方法,其中Hummers法制备是时效性和安全性相对较好的常规方法,[3]通常使用NaNO3及强氧化剂KMnO4、无水浓H2SO4对石墨进行氧化,避免了Brodie法中使用KCIO3氧化性不足需反复使用氧化剂问题,防止Staudenmaier法中使用氯酸盐、HNO3而产生CIO2和酸雾的问题。
但传统Hummers法在制备GO的过程中,NaNO3会产生NO2、N2O4等有毒气体,其反应废液中也存在较难分离的可溶性钠离子和硝酸根离子。
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