论文摘要
石墨烯（Graphene）是具有sp2杂化轨道的单层原子厚的二维碳原子晶体。因其优异的电导率和热导率，机械强度，以及高的比表面积，可作为特种功能添加剂应用于复合材料中。本文主要研究内容如下：利用Hummers法制备了氧化石墨烯，先通过KH-550与氧化石墨烯反应得到KH-550功能化氧化石墨烯（AFGO），再经水合肼还原制备了功能化石墨烯（AFG）。未烘干的AFG经超声处理后，可稳定分散于体积比为9：1的N，N-二甲基甲酰胺/水或丙酮/水的混合液中，而且在N，N-二甲基甲酰胺/水体系中超声得到的AFG分散液可在乙醇、丙酮中稳定存在。采用FTIR、XPS及XRD等手段研究了AFG及石墨烯的结构。结果表明，KH-550上的氨基与氧化石墨烯的羧基反应生成了酰胺键，与环氧基发生了加成反应，干燥的AFG层间通过Si-O-Si键连接在一起。乙醇胺在温和条件下与氧化石墨烯反应，再经水合肼还原得到乙醇胺功能化石墨烯（EFG）。干燥的EFG经超声处理后，可稳定分散于水、乙醇、丙酮和N,N二甲基甲酰胺等溶剂中。原子力显微镜（AFM）、透射电镜（TEM）分析表明EFG平均厚度为34 nm。傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X-射线光电子能谱（XPS）、X-射线衍射（XRD）对功能化石墨烯的结构分析表明：乙醇胺与氧化石墨烯发生了化学反应，并通过共价键连接到石墨烯的六元环上。TG分析结果表明EFG的热稳定性比氧化石墨烯有所提高，但低于还原氧化石墨稀。以PVB为基材，通过溶液共混法，分别制备了聚乙烯醇缩丁醛/KH-550功能化石墨烯纳米复合膜（PVB/AFG）和聚乙烯醇缩丁醛/乙醇胺功能化石墨烯纳米复合膜（PVB/EFG），SEM、电导率、紫外可见分光光度计测试等分析表明：两种复合膜中功能化石墨烯在PVB都具有良好的分散性，复合膜电导率随着功能化石墨烯的含量增加而升高，功能化石墨烯含量为2 wt%时，PVB/AFG、PVB/EFG纳米复合膜的电导率分别为2.1×10-3 S m-1、8.1×10-3 S m-1，并且复合膜具有良好的紫外吸收能力。