Page 19 - 《精细化工》2020年第11期
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第 11 期 张 雷，等: 聚合物基氧化石墨烯纳米复合材料研究进展 ·2165·
具有高比表面积的 GO-ODA@P(St-BA)对染料 感，则不宜采用该方法制备。
罗丹明 B 具有良好的吸附性能。吴艳红 [18] 通过引发 2.4 乳液共混法
苯乙烯单体原位接枝在氧化石墨烯（GO）片层上， 乳液共混法是将具有良好水分散性的氧化石墨
然后在真空辅助条件下使得改性 GO 自组装，制得 烯或改性氧化石墨烯与水性聚合物乳液共混，制备
聚苯乙烯接枝氧化石墨烯仿贝壳层状结构材料。除 复合材料的一种方法。对于水基体系的聚合物乳液，
苯乙烯基体以外，将 GO 引入聚吡咯 [19] 、聚苯胺 [20] 、 具有良好水分散性的氧化石墨烯或改性氧化石墨烯
聚甲基丙烯酸甲酯 [21] 等基体也已有报道。 可均匀分散其中，这不仅利于复合材料性能的提升，
该方法在实际操作过程中，随着氧化石墨烯或 又避免了有机溶剂的使用。因此，该方法为氧化石
改性氧化石墨烯的加入，可能使得聚合物基体黏度 墨烯纳米复合材料的制备提供了一条简单有效、安
增大，聚合物的相对分子质量和单分散性发生改变， 全环保的新途径。
这会给后续材料的成型加工带来一定的困难。 氧化石墨烯表面含有丰富的含氧官能团，亲水
2.2 溶液共混法 性比石墨烯强，通常采用乳液共混法先将氧化石墨
溶液共混法是将氧化石墨烯或改性氧化石墨烯 烯或改性氧化石墨烯与水性聚合物乳液共混，再进
以及聚合物基体均匀溶解分散于合适的溶剂中，再 行还原，可提高还原氧化石墨烯在聚合物基体中的
通过物理机械作用制得稳定的混合分散液，然后通 分散性，避免了还原氧化石墨烯片层间的团聚。
过适当的方法除去溶剂，得到聚合物基氧化石墨烯纳 ZHAN 等 [29] 将氧化石墨烯水溶液与橡胶胶乳共混，
米复合材料。聚合物基体主要包括聚苯乙烯 [22] 、聚碳 然后用水合肼还原氧化石墨烯，制得橡胶/还原氧化
酸酯 [23] 、聚甲基丙烯酸甲酯 [24] 等。YANG 等 [25] 通过 石墨烯纳米复合材料，研究发现橡胶乳胶粒吸附在
溶液共混法制备了层状的聚乙烯醇基氧化石墨烯纳 氧化石墨烯片层表面，阻止了氧化石墨烯还原过程
米复合材料，实现了氧化石墨烯与聚乙烯醇在分子 中的团聚，使得还原氧化石墨烯均匀分散在橡胶基
尺度上的良好融合，使得复合材料表现出良好的机 体中，有利于复合材料力学性能及导电性能的提高。
械性能和耐热性能。 此外，ZHANG 等 [30] 通过调控石墨烯氧化工艺参数，
溶液共混法制备方法简单，成本较低。但是， 获得了剥离且缺陷可控调节的氧化石墨烯（LGO）。
随着体系溶剂的去除，会使氧化石墨烯在聚合物基 将其与水性苯丙乳液共混，制得水性电磁屏蔽涂层
体中出现一定程度的团聚。实际加工生产中，可通 材料。该涂层材料在 0.25 mm 的厚度下即可实现对
过控制溶剂挥发速度等工艺参数，减少氧化石墨烯 X 波段电磁波（15.9 dB）的电磁屏蔽效能，并且随
在聚合物基体中的团聚。然而，由于该方法需要使 着氧化石墨烯的引入，材料的力学强度提高了约 10
用大量有机溶剂，会造成环境污染，从而限制了它 倍，如图 7 所示。
的应用。
2.3 熔融共混法
熔融共混法是将聚合物和氧化石墨烯或改性氧
化石墨烯的混合物加热至聚合物熔点以上，利用多
次挤出操作或机械剪切作用使氧化石墨烯或改性氧
化石墨烯在聚合物基体中均匀分散，制得聚合物基
氧化石墨烯纳米复合材料。HAN 等 [26] 将氧化石墨烯
通过熔融共混法与聚苯乙烯复合，制得聚苯乙烯基
氧化石墨烯纳米复合材料，结果表明氧化石墨烯在
聚苯乙烯基体中良好剥离，分散均匀。目前，熔融
共混法已被用于制备氧化石墨烯/聚氨酯 [27] 、氧化石
墨烯/聚甲基丙烯酸甲酯 [28] 等纳米复合材料。 图 7 超声辅助 Hummers 法制备剥离型缺陷可调氧化石
墨烯（LGO） [30]
相比于溶液共混法，熔融共混法不需要使用溶
Fig. 7 Preparation of the exfoliated and defect adjustable
剂，节约了生产成本，更加安全环保，利于工业化 graphene oxide (LGO) by ultrasound assisted
生产。然而，处于熔融状态下的聚合物基体黏度较 Hummers method [30]
大，不利于氧化石墨烯的分散，氧化石墨烯与聚合
物的界面作用较差，造成复合材料的相关性能有所 此外，由于体系的 pH 会通过影响氧化石墨烯
降低。此外，该方法的反应温度较高，如果改性氧 边缘羧基的电离程度，对氧化石墨烯的亲水性产生
化石墨烯片层上所带有的功能基团对温度比较敏 影响，进而影响其在水性聚合物乳液基体中的分散
