氧化石墨烯/聚乙烯醇复合材料的制备与性能研究

来源 :沈阳化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rghaijun23
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聚乙烯醇(PVA)具有良好的生物相容性、对人体无毒、无刺激性、可降解,实属一种绿色环保的现代实用型材料。同时它的成膜性能良好,PVA薄膜具有一般薄膜的透明性及不带静电性,还具体一定的气体和水蒸气阻隔性,同时它良好的水溶性也在许多产品上得以应用。如何更好的强化利用这一性能优异而又无污染的材料也成为了世界上很多国家的研究课题。目前,一些国家通过对PVA进行大量的改性研究工作,制备了一系列性能优异的塑料包装薄膜,并广泛用于农药、化肥、食品包装等领域。为了使PVA获得更加广泛的应用,开发出更多实用性的产品,对于它的薄膜加工改性仍然存在着许多问题需要解决。  石墨烯经过氧化后成氧化石墨烯(GO),其上含氧官能团增多而使其性质较石墨烯而言更加活泼,因此常常用来与其它聚合物复合来提高复合材料的综合性能。而如何使得GO更好的与聚合物结合也是本文需要研究的一个话题。GO溶液的性能可以从根本上决定未来GO复合材料的应用性能。如何提高GO溶液的分散稳定性与取向,将是影响未来GO复合材料质的突破的关键因素,因此,对于GO溶液的性能研究也是非常重要的。  本文采用化学氧化法制备了GO溶液。通过紫外可见光谱(UV-vis)、旋转流变仪、偏光显微镜等对GO溶液的相关性能进行研究。结果表明,在紫外可见光谱区230 nm处的吸收峰是GO的特征峰,紫外吸收光谱强度与GO溶液浓度呈线性关系;随着剪切速率的增加,GO溶液粘度逐渐减小并呈假塑性流体特征;随着GO浓度增加,粘度出现先增后减的趋势;在一定的浓度范围内,GO溶液内部产生有序排列结构,在偏光显微镜下呈现液晶相光斑。  本文采用溶液共混法和流延成膜法制备了氧化石墨烯/聚乙烯醇(GO/PVA)复合膜。采用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、水蒸气透过仪、高阻计、电子万能实验机研究了复合膜的结构、水蒸气透过性、电性能、力学性能并对复合膜的溶解性进行了研究。结果表明,当GO在PVA中的质量百分比浓度达到4 wt% GO/PVA时,复合膜的结晶度最高;平均水蒸气透过率相比纯PVA膜降低了80.14%,达到最低值188.155 g/(m2·24h);耐溶解性达到最好;质量百分比浓度为5 wt%GO/PVA时抗拉强度和弹性模量分别提高了73.74%和84.07%。
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