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第 10 期 冯见艳，等: 环氧化石墨烯/水性聚氨酯复合膜的制备及性能 ·1655·

剪成直径 12 cm 的圆形，测试条件为：负荷质量 发生反应，引入环氧基成功制备 EPGO。
500 g，转动 200 圈。

2 结果与讨论

2.1 EPGO 的表征
2.1.1 FTIR 分析
石墨、GO 和 EPGO 的 FTIR 谱图见图 1。
由图 1a 可以看出，石墨谱线较为平滑，这是由
于石墨的化学结构主要是共轭双键，没有其他官能
–1
团。由图 1b 可以看出，3440 cm 处宽泛的峰为 GO
–1
表面—OH 的伸缩振动峰，在 1627 和 1048 cm 处
图 1 石墨（a）、GO（b）、EPGO（c）的红外光谱图
则是苯环和环氧基团中 C—O 的伸缩振动峰；由图 Fig. 1 FTIR spectra of graphite (a), GO (b) and EPGO (c)
–1
1c 看出，经过环氧改性后，1048 cm 处环氧基团中
–1
C—O 的伸缩振动峰增强，880 cm 处出现环氧基的 环氧氯丙烷对氧化石墨烯得到改性 EPGO 的反
伸缩振动峰，说明环氧氯丙烷与 GO 上的—COOH 应机理如下：

2.1.2 XRD 分析 氧基结合在 GO 片层上，破坏了 GO 的晶格结构，
石墨、GO 以及 EPGO 的 XRD 谱图见图 2。 其结构的无序度进一步增大。
2.1.3 TEM 分析
GO 和 EPGO 的 TEM 图像见图 3。

图 2 石墨（a）、GO（b）、EPGO（c）的 XRD 谱图
Fig. 2 XRD patterns of graphite (a), GO (b) and EPGO (c) 图 3 GO（a）和 EPGO（b）的 TEM 图
Fig. 3 TEM images of GO (a) and EPGO (b)
由图 2 可看出，石墨（曲线 a）在 2θ=26.2（d=
0.334 nm）呈现尖锐的衍射峰，是鳞片石墨的晶面， 由图 3 可清晰看到，GO（图 3a）呈半透明薄纱
表明未经氧化的石墨是排列规整片状结构，GO（曲 状的片层结构，并存在明显的褶皱，这种形貌可能
线 b）在 2θ=26.2处衍射峰消失，但在 2θ=10.2 因为 GO 表面亲水基团—OH、—COOH 的存在降低

（d=0.873 nm）处有尖而窄的衍射峰，GO 片层其层 了 GO 片层表面能使其稳定存在，相对于片层的厚
间距 0.873 nm，说明 GO 片层上引入了—COOH、 度尺寸，材料具有大的比表面积；由 EPGO（图 3b）
—OH、—O—等含氧官能团，降低了片层间的范德 可以看出，EPGO 褶皱减少，原因是环氧氯丙烷与
华力，同时由于基团之间的位阻效应，导致片层间 GO 上的—COOH 反应，引入环氧基团分散在 GO
距离增大 [20-21] ； EPGO（曲线 c）在 2θ=17.9~20.4， 表面，使其亲水性下降，并且 EPGO 的表面积减少，
有较为平缓的宽峰，说明通过环氧改性，更多的环 EPGO 片层厚度有所增加。