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聚合物阻隔材料因其质轻、价廉、易加工和性能多样等优点而应用于包装、光伏等领域,但阻隔性仍需进一步提高以满足工程需要。添加较大径厚比的纳米石墨片是提高其阻隔性能的有效途径。为此,本论文采用不同的改性方法对纳米石墨片(GNPs)进行表面改性,并采用溶液共混方法制备了纳米复合材料,系统研究纳米石墨片表面特性、聚合物基材种类对复合材料微观形貌、热学行为和气体阻隔性能的影响,主要内容如下:(1)采用两种氧化方法对纳米石墨片进行共价改性制备出不同表面性质的氧化改性纳米石墨片(O-GNPs)。FTIR、EPMA、SEM表征结果表明,O-GNPs表面的含氧官能团随氧化条件的不同而不同,氧化改性不会明显改变纳米石墨片的几何结构。进而以O-GNPs为填料、采用溶液共混法制备了聚乳酸纳米复合材料(O-GNPs/PLA),并采用SEM、DSC、压差法气体渗透仪对复合材料的微观形态、热行为和气体阻隔性能进行表征测试。结果表明,氧化改性可以改善纳米石墨片在PLA基体中的分散,降低PLA的氧气渗透系数,强化纳米石墨片对PLA阻隔性能的增强效果;而且,随着改性纳米石墨片表面含氧量的增加,纳米石墨片对PLA阻隔性能增强效果越明显。(2)基于π-π相互作用采用单宁酸对纳米石墨片进行改性制备出单宁酸改性纳米石墨片(TA-GNPs)。FTIR、EPMA、SEM表征结果表明,单宁酸吸附在纳米石墨片表面,而且吸附的单宁酸不会明显改变纳米石墨片的几何结构。进而以TA-GNPs为填料、采用溶液共混法制备了聚乳酸纳米复合材料(TA-GNPs/PLA),并对复合材料的微观形态、热行为和气体阻隔性能进行表征测试。结果表明,单宁酸改性可以改善纳米石墨片在PLA基体中的分散,增强纳米石墨片对PLA阻隔性能的强化效果,当TA-GNPs的填充量为0.50wt%时,复合材料渗透系数达到最小,相比于纯聚乳酸,降低了50.15%。(3)基于多巴胺化学,采用聚多巴胺对纳米石墨片进行非共价改性制备出聚多巴胺改性纳米石墨片(PDA-GNPs)。FTIR、SEM表征结果表明,聚多巴胺均匀吸附在纳米石墨片表面,而且聚多巴胺改性不会明显改变纳米石墨片的几何结构。以PDA-GNPs为填料、采用溶液共混法制备了聚偏氟乙烯纳米复合材料(PDA-GNPs/PVDF)和聚乳酸纳米复合材料(PDA-GNPs/PLA),并对复合材料的微观形态、热行为和气体阻隔性能进行表征测试。结果表明,聚多巴胺改性可以改善纳米石墨片在PVDF和PLA基体中的分散,增强纳米石墨片对PVDF和PLA阻隔性能的强化效果。当PDA-GNPs在PVDF中填充量为0.50wt%时,复合材料渗透系数达到最小,相比于纯聚偏氟乙烯,降低了71.51%。当PDA-GNPs在PLA中填充量为1.00wt%时,复合材料渗透系数达到最小,相比于纯聚乳酸,降低了83.00%。