利用原位聚合法制備了氧化石墨烯/聚乙烯導(dǎo)電復(fù)合材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)石墨烯含量為2wt.%時(shí)，復(fù)合材料的導(dǎo)電率達(dá)到比較高2.9x10-2s/cm，作者認(rèn)為氧化石墨烯在基體中分散性較好且形成了有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。用格氏試劑將GO表面的羥基、環(huán)氧基和羧基格氏化，然后與TiCl4反應(yīng)可制備Ziegler-Natta催化劑。利用改性過(guò)的催化劑，原位催化丙烯在GO表面聚合可生成聚丙烯-g-GO（PP-g-GO）復(fù)合材料11。該復(fù)合材料在PP樹(shù)脂中可均勻分散，減少了GO在PP中的團(tuán)聚。PP-g-GO在高溫（190°C）加工過(guò)程中，GO被初步還原，從而提高了復(fù)合材料的導(dǎo)電性。通過(guò)這種原位聚合的方式，1.52wt.%的GO添加量即可使復(fù)合材料達(dá)到導(dǎo)靜電的水平（10-6S/m）。石墨烯的導(dǎo)熱性能優(yōu)異，易分散，易加工。東北制造石墨烯復(fù)合材料圖片

石墨烯（graphene）是近幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型二維無(wú)機(jī)納米材料，自從其發(fā)現(xiàn)以來(lái)，石墨烯在化學(xué)、物理、材料、電子等各個(gè)領(lǐng)域顯示了廣闊的應(yīng)用前景。尤其是它極高的機(jī)械強(qiáng)度，出色的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，以及豐富的來(lái)源（石墨），使其能作為一種理想的無(wú)機(jī)納米填料來(lái)制備聚合物復(fù)合材料。但是目前為止，石墨烯材料的大規(guī)模制備，以及如何將石墨烯均勻地分散到聚合物基體中并且優(yōu)化石墨烯與聚合物基體之間的界面作用力一直是科學(xué)界及工業(yè)界尚待解決的難題。本學(xué)位論文圍繞著這些問(wèn)題，運(yùn)用了多種新穎的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)石墨烯以及功能化石墨烯材料的合成，并制備了多種高性能的石墨烯/聚合物復(fù)合材料，這些材料在航空、運(yùn)輸、生物醫(yī)藥等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。北京新型石墨烯復(fù)合材料生產(chǎn)企業(yè)可應(yīng)用于電機(jī)、變壓器、電力電纜、電氣柜、新能源汽車、風(fēng)力發(fā)電、電觸頭材料等領(lǐng)域。

外，其他方面的應(yīng)用也和聚合物導(dǎo)電性的提升緊密相關(guān)。例如，應(yīng)用原位聚合法可以將氧化石墨烯與導(dǎo)電聚合物材料進(jìn)行復(fù)合。這一方法可以在保證制備得到的超級(jí)電容器電極高充放電性能和高穩(wěn)定性的同時(shí)提升電容器的安全性。聚合物和氧化石墨烯復(fù)合材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電容器電極材料中，制備的電容器電極材料的比電容可達(dá)421.4F/g甚至更高50-52。因此，還原后的氧化石墨烯作為填料對(duì)提升聚合物的導(dǎo)電性能具有明顯的效果，極大地促進(jìn)了各種高分子材料在電容器及多種電子元件生產(chǎn)中的應(yīng)用。

GO的親水性好，易于分散到水泥基復(fù)合材料中。表5.3總結(jié)了文獻(xiàn)中GO對(duì)于水泥基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，由表5.3中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可見(jiàn)，添加GO能夠提高水泥基復(fù)合材料早期和后期的力學(xué)強(qiáng)度。由于國(guó)內(nèi)外各研究者所用的GO不同，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)論中GO的比較好摻量以及對(duì)于水泥復(fù)合材料的提升效果也有較大差異。關(guān)于GO與水泥基復(fù)合材料的作用機(jī)制，研究者也有不同的觀點(diǎn)，目前仍沒(méi)有定論。水泥基復(fù)合材料本身是由水泥，水，砂，石等幾種不同物質(zhì)組合在一起形成的一種混合材料，所以，從宏觀方面，其性能和組成材料有很大關(guān)系，水泥、水/膠凝材料的比例、GO類型和養(yǎng)護(hù)齡期等因素對(duì)水泥基復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度都有很大影響。從微觀方面，GO的聚集、分散、尺寸和官能團(tuán)也對(duì)水泥基復(fù)合材料的力學(xué)性能有影響。導(dǎo)熱型石墨烯，外觀為黑色粉末。

石墨烯材料可以應(yīng)用于阻燃橡膠領(lǐng)域。由于石墨烯是一種特殊材料，屬于二維片層結(jié)構(gòu)，石墨烯與橡膠的結(jié)合，具有一定的嚴(yán)密性，可以產(chǎn)生十分嚴(yán)密的物理隔絕層，對(duì)橡膠來(lái)說(shuō)，其具備更強(qiáng)的阻燃性，可以更加***地應(yīng)用到日常生活中。其次，石墨烯與橡膠的嵌合，可以起到隔絕的效果，在樹(shù)脂中摻雜石墨烯，其產(chǎn)生的物理反應(yīng)是產(chǎn)生一層保護(hù)膜，隔絕與空氣的接觸，從而起到阻燃的作用。第三，石墨烯材料的應(yīng)用，可以避免在高溫條件下產(chǎn)生反應(yīng)，在化學(xué)反應(yīng)的條件下，可以形成阻燃層，產(chǎn)生阻燃的效果。石墨烯防腐漿料中分散有少層石墨烯，且具有較高的穩(wěn)定性。江蘇石墨烯復(fù)合材料制造

GO氧化石墨（烯）為黃褐色或者黑褐色膏狀物料。東北制造石墨烯復(fù)合材料圖片

由于表面富含活性含氧基團(tuán)，能與一些含極性基團(tuán)的聚合物產(chǎn)生較強(qiáng)的作用力，所以氧化石墨烯通常被作為一種納米填料添加到聚合物當(dāng)中以增強(qiáng)聚合物的物理性能。Liang等人報(bào)道了用氧化石墨烯增強(qiáng)聚乙烯醇的研究，他們發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯添加量*為0.7wt%時(shí)，聚合物的力學(xué)性能就得到了***的提高，如楊氏模量提高了76%，而比較大拉伸強(qiáng)度提高了62%[62]。Cai等人利用氧化石墨烯增強(qiáng)聚氨酯，發(fā)現(xiàn)當(dāng)氧化石墨烯添加量為4.4wt%時(shí)，聚合物基體的楊氏模量和硬度分別增加了900%和327%[63]。Xu等人同樣制備了氧化石墨烯/聚乙烯醇復(fù)合材料，不過(guò)他們用了一種新穎的抽濾成膜的方式，在得到的復(fù)合材料薄膜中，由于真空抽濾產(chǎn)生的向下的吸引力，使二維的氧化石墨烯片層以有序的狀態(tài)排列于聚合物基體之中，得到―磚墻式‖結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料薄膜[64]。這種復(fù)合材料的性能變化與氧化石墨烯含量的變化成近似正比的關(guān)系，如圖1-5所示。Putz等人同樣用這種方法制備了高含量氧化石墨烯的聚乙烯醇及聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料，這種材料的楊氏模量更是可高達(dá)接近40GPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了一般聚合物/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料所能達(dá)到的力學(xué)性能范圍[65]。東北制造石墨烯復(fù)合材料圖片