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·408·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 36 卷

                                                                         3
                 目前，聚丙烯（PP）是生产及用量最大的热塑                         0.976  g/cm ，熔点为 160~170 ℃。以上产品均为中
            性塑料    [1-3] ，其具有电绝缘性、耐化学腐蚀性及耐疲                    国石油化工股份有限公司齐鲁分公司生产。
            劳性好等优点，缺点是低温脆性大（脆性温度                                   VECTOR-22 型傅里叶变换红外光谱仪（FTIR），
            35 ℃），耐老化性、耐热性及阻燃性较差                  [4-7] ，并    德国 Bruker 公司；SPI 3800N/SPA400 原子力显微镜
            且 PP 塑料制品易产生静电积累及静电危害                  [8-9] 。聚    （AFM）,日本 Seiko 公司；D/max2200PC 型 X 射线
            丙烯广泛地应用于汽车配件、电子仪器、包装材料、                            衍射仪（XRD），日本 Rigaku 公司；NANO-ZS90
            管材管件和日常用品等，耐热、阻燃、耐老化性能                             激光粒度仪，英国 Malvern 公司；S-4800 扫描电镜
            方面的缺陷限制了聚丙烯的应用               [10-12] 。目前，主要通       （SEM），日本 Hitachi 公司；X 射线能谱仪，美国
            过物理和化学改性的方法提高 PP 的性能，通过填充                          EDAX 公司；XSAM 800 型 X 射线光电子能谱分析
            微米及纳米级的黏土和碳纳米管以及共混和化学结                             仪，英国 Kratos 公司；Tecnai G2 F20 透射电子显微
            构改变等方法可以使 PP 树脂及其复合材料的力学、                          镜（TEM），美国 Hillsboro 公司；200PC 型示差扫
            耐热、阻燃等性能有一定程度提高                [13-15] ，但是 PP 树    描量热仪（DSC）及 LFA  467 型导热系数仪，德国
            脂在导热、耐热及阻燃性能等方面存在不足，依然                             NETZSCH 公司；JF-3 型氧指数测定仪，上海和晟
            是影响其应用的主要问题，因此，对于 PP 树脂进行                          仪器科技有限公司；TS2000-S 多用途力学性能测试
            改性一直是研究热点          [16-18] 。                       仪，高铁检测仪器（东莞）有限公司。
                 氧化石墨烯（GO）的结构与石墨烯类似，具                          1.2    制备
            有蜂窝状的结构形貌，具有很好的强度和柔韧性，                             1.2.1    石墨的预氧化
            具有一定的导电、导热性能，与高分子材料形成复                                 称取 2.0 g 石墨粉置于 100 mL 圆底烧瓶中，加
            合材料，具有增强增韧、提高耐热性能及消除静电                             入 25  mL 浓 H 2 SO 4 ，搅拌均匀后分别加入 2.6  g
            的作用    [19] 。因此，GO 改性 PP 树脂具有以下优势：                 K 2 S 2 O 8 和 1.8 g P 2 O 5 ，缓慢升温至 80 ℃后持续搅拌
            （1）GO 的制备工艺简单，成本较低                 [20] ；（2）GO     5 h，然后降温到 30 ℃，慢慢加入 200 g 去离子水稀
            片层的尺寸及所带的羧基、羰基和羟基等化学基团                             释，静置，待分层后用去离子水洗涤下层沉淀物，
            的数量可以通过调整制备过程及条件进行控制                      [21] ；   每次用去离子水 200 g，洗涤 5 次，在烘箱中于 80 ℃
            （3）GO 与 PP 性能互补性强，通过在 PP 中掺入少                      干燥 6 h，得到粉状预氧化石墨。
            量的 GO 可以显著提高 PP 的力学、耐热、阻燃等性                        1.2.2    GO 的制备
            能 [22-24] 。目前，存在的问题是 GO 纳米片层在 PP 树                     将 70 mL 浓 H 2 SO 4 加入到置于冰水浴的三口烧
            脂中的分散不均匀，表现为 GO 在 PP 树脂中不能少                        瓶中，搅拌下加入 2 g 预氧化石墨及 1.5 g NaNO 3 ，
            片层（2 个片层以下）均匀分布，使得 GO 在少掺                          保持体系温度低于 5 ℃，搅拌下少量多次加入 9  g
            量（GO 质量小于 PP 质量的 0.8%）时对于 PP 性能                    KMnO 4 ，继续控制体系温度小于 5 ℃。加料完毕后
            的改进效果不佳，导致增加 GO 的掺量，提高了成
                                                               持续反应 2 h，随后升温至 40 ℃搅拌反应 5 h，搅拌
            本 [25-27] 。
                                                               下多次缓慢加入 200  g 去离子水，控制反应体系温
                 基于此，本文制备了少片层的 GO 纳米片层，                        度慢慢上升至 90 ℃，保温反应 30  min。降温至
            通过熔融混炼与高温开炼的方法制备了 PP/GO 复合
                                                               40 ℃，缓慢滴加 12 g 双氧水，搅拌至反应液颜色变
            材料（PP/GO），实现了 GO 纳米片层在 PP 树脂中
                                                               为金黄色后再持续反应 20 min。随后对反应物反复
            的少片层（2 个单片层）均匀分散，比较显著地提
                                                               进行离心沉淀及用去离子水稀释，离心沉淀的转速
            高了 PP/GO 复合材料的力学、耐热及阻燃等性能，
                                                               为 10000 r/min，时间 3 min，直至洗涤液 pH 为 6~7。
            提出了增强增韧机理，对于制备 GO 在 PP 树脂中均
                                                               对于离心沉淀获得的浆状物，用重量法测定 GO 的
            匀分散的复合材料具有借鉴意义。
                                                               含量，方法为：准确称量 GO 浆状物约 5 g，在 105
            1    实验部分                                          ℃下加热到恒重，然后计算 GO 的含量。用去离子
                                                               水稀释到 GO 固含量为 0.3%，超声处理 30 min，超
            1.1    试剂与仪器                                       声功率为 1800 W，频率 20 Hz，超声间隔 2 s。然后
                 粉末石墨（粒径<100 μm）；过硫酸钾（K 2 S 2 O 8 ）、           对 GO 分散液进行冷冻干燥（50 ℃，压力 20 Pa），
            浓硫酸〔w(H 2 SO 4 )=98%〕、过氧化氢溶液〔w(H 2 O 2 )=          获得 GO 片层粉体。
            30%〕、五氧化二磷（P 2 O 5 ）、硝酸钠（NaNO 3 ）、高                1.2.3    PP/GO 复合材料的制备
            锰酸钾（KMnO 4 ），均为 CP；聚丙烯（PP），密度                          首先，将 100 g PP 于 80 ℃下干燥 6 h，再置于
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