石墨烯-聚乳酸納米復合材料的制備與性能研究.pdf

1、聚乳酸(PLLA)是一種可生物降解材料，它有著廣闊的市場前景，因而被認為是新世紀最有應用前景的生物醫(yī)用材料和新型包裝材料。然而脆性、抗沖擊性差、耐熱性差等缺點嚴重限制了聚乳酸的發(fā)展，將PLLA與具有優(yōu)異力學性能、導電導熱性能以及生物相容性的碳納米材料復合進行改性是目前研究的重點。碳納米材料中，石墨烯具有較高的比表面積，理論上少量的加入量就可以對聚合物基體性能產生顯著的影響，因此常用于聚合物的改性研究中。
　　 本論文采用溶液澆鑄

2、法，以實驗室自制的石墨烯為填料，分別制備了純PLLA，原始石墨烯(p-EG)/PLLA和硅烷偶聯(lián)劑改性石墨烯(s-EG)/PLLA納米復合材料，并對其結構形貌、力學性能、熱機械性能和結晶性能等做了詳細研究。
　　 首先，采用改進的Humme rs法制備氧化石墨(GO)，然后采用高溫熱膨脹法對制得的氧化石墨進行還原得到熱剝離石墨烯(EG)。測試結果表明:GO具有較好的晶體結構，其表面含有豐富的羥基、羧基、環(huán)氧基等含氧官能團。經過高

3、溫熱剝離以后，EG呈黑色絮狀，其片層結構被打破，含氧官能團減少，且通過原子力顯微鏡(AFM)觀察EG片層厚度，也發(fā)現其接近單片層的厚度，說明EG剝離的比較充分。
　　 采用硅烷偶聯(lián)劑KH550對EG進行表面改性，再將其與PLLA復合得到納米復合材料。FTIR圖譜表明KH550成功地接枝到EG表面，AFM圖也可以看到EG片層厚度增加，間接證明接枝上了硅烷分子鏈。此外可以看到EG在疏水性溶劑中的分散性得到了提高。研究了石墨烯納米材料

4、的加入和石墨烯硅烷偶聯(lián)劑處理對最終復合材料的性能影響。得出研究成果如下:與純PLLA相比，納米復合材料的拉伸性能、熱機械性能和結晶性能都有所提高。這主要是因為EG起到了成核劑的作用，增強效果顯著。特別是EG經過硅烷偶聯(lián)劑處理以后，雖然拉伸強度沒有提高，但是斷裂伸長和彈性模量得到了提高。拉伸斷面掃描電鏡圖(SEM)顯示s-EG在PLLA樹脂基體內分散比p-EG要好。動態(tài)熱機械分析(DMA)結果表明s-EG/PLLA納米復合材料的儲能模量增