上一章提到了,改性以后的功能化石墨烯具有了很好的亲油性,并且具有很高的比表面积跟许多独特的性能,正好可以使之与聚合物母体产生最大化的界面接触,从而改善复合材料的性质。现阶段制备聚氨酯夹芯板石墨烯纳米材料的报道越来越多,技术也越来越成熟。UmarKhan,PeterMa等首先将是石墨烯分散到 DMF 中,然后超声150 小时,用 1000转每分钟高速离心 45min。
离心分离后收集上层清液,为了提高分散的石墨烯的浓度,将上层清液倒入尼龙薄膜中,将尼龙薄膜浸于 DMF中进行超声,使石墨烯从膜中渗出进入到 DMF 中,可使石墨烯的浓度达到20mg/ml,从而成功制备出溶于 DMF 或四氢呋喃的高浓度的石墨烯/聚氨酯板分散液,并成功研究了质量分数分别为 0%到 90%的石墨烯对于聚氨酯板材料的影响。研究得出如下结论:石墨烯质量分数为 55%时,可以在聚氨酯板溶液中产生最好的分散效果。聚氨酯板材料的极限拉伸强度随着石墨烯含量的增加(不超过 70%)稳定增加。张力与韧性随着石墨烯含量的增加呈指数下降趋势。
通过这些结论,为以后聚氨酯板材料的研究提供了新的认识,根据所需聚氨酯板材料的不同从而添加不同质量的石墨烯,可以得到不同性能的聚氨酯板/石墨烯复合材料。石墨烯的加入除了对材料力学性能及热稳定性有影响以外,对材料的导电性同样具有很大程度的提高。关于此方面的报道也不少。Hsi-WenTien,Yuen-Li-Huang 等通过加入阳离子表面活性剂到 GNS 表面,抑制石墨烯的团聚,将石墨烯溶液加入到水性聚氨酯板(WPU)溶液中,获得了在 PU 乳液中稳定分散的石墨烯溶液,干燥成膜,通过硝酸浸泡处理可以得到具有极大电导率,透光率的纳米薄片。这种纳米薄片展现了极好的物理性能。
用这种方法不仅能将 GNS 很好的很容易的附在 WPU 上,更能通过改变聚合作用前驱体控制聚氨酯板基体的性能。本章实验是在成功制备出阴离子水性聚氨酯板的基础上,再对制备的阴离子水性聚氨酯板进行石墨烯改性,从而制备性能更加优异的聚氨酯板/石墨烯纳米复合材料,并研究了石墨烯的含量对于材料力学性能,导电性,热稳定性及耐水性方面的影响,通过对比石墨烯改性前后聚氨酯夹芯板的变化得出结论:石墨烯的加入使得两者的优点得到了充分的结合,不仅增加了聚氨酯板材料的力学性能,耐水性等,并且发现材料的导电性也得到了一定程度的提高。这就是本章节用石墨烯改性聚氨酯板制备纳米复合材料的意义所在。
