Page 20 - 《精细化工》2020年第11期
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·2166·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

            性能。张文博      [31] 通过乳液共混法将氧化石墨烯（GO）                 制备的复合乳液的稳定性更好，乳胶粒粒径分布窄，
            引入到聚丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸                            呈现单分散性。
            缩水甘油酯（PBA-MMA-GMA）乳液中，研究了体                             综上所述，由于氧化石墨烯以及改性氧化石墨
            系 pH 对 PBA-MMA-GMA/GO 复合乳液稳定性的影                    烯具有优良的亲水性以及可调控的两亲性，使得基
            响。结果表明，当 pH 高于 6 时，PBA- MMA-GMA/GO                 于水基体系的乳液共混法以及 Pickering 乳液聚合法
            复合乳液稳定性良好，未出现氧化石墨烯团聚以及                             相比于原位聚合法、溶液共混法以及熔融共混法，
            乳液分层现象。                                            具有复合体系黏度低，操作简单，绿色环保，氧化
            2.5    Pickering 乳液聚合法                             石墨烯在聚合物体系中分散均匀等性能优势。同时，
                 Pickering 乳液聚合法是使用具有两亲性的氧                     Pickering 乳液聚合法相比于乳液共混法，由于使用
            化石墨烯或改性氧化石墨烯代替传统表面活性剂                              氧化石墨烯替代传统表面活性剂作为固体乳化剂，
            作为 Pickering 乳化剂制备复合材料的一种方法。                       一方面避免了外加表面活性剂对复合材料性能的负
            该方法不仅避免了传统乳液聚合过程中表面活性                              面影响（如耐水性能），另一方面增强了氧化石墨烯
            剂的使用，提高了复合材料的耐水性能，而且可提                             与聚合物基体的界面相互作用，进一步提升了复合
            高氧化石墨烯在聚合物基体中的分散性能。MAN                             材料的性能。
            等  [32] 在一定的 pH 条件下，以片层横向尺寸小于
            100 nm 的氧化石墨烯纳米片作为 Pickering 乳化                    3   聚合物基氧化石墨烯纳米复合材料的性能
            剂，通过 Pickering 乳液聚合法制备出平均粒径为
                                                                   通过使用不同的复合材料制备方法，可实现氧
            500 nm，表面包覆有氧化石墨烯纳米片的聚苯乙烯
                                                               化石墨烯或改性氧化石墨烯在聚合物基体中的均匀
            微球乳液，但是采用该方法制备的聚苯乙烯微球
                                                               分散，增强了氧化石墨烯或改性氧化石墨烯与聚合
            存在粒径分布较宽，呈现多分散性的缺陷，如图 8
                                                               物基体间的相互作用，从而赋予复合材料功能性。
            所示。                                                氧化石墨烯或改性氧化石墨烯作为功能纳米填料对

                                                               聚合物基体进行改性，可有效提高聚合物基体的物
                                                               理机械性能、导电及导热性能等。
                                                               3.1    物理机械性能
                                                                   完美石墨烯的杨氏模量和断裂强度高达 1000
                                                               和 130  GPa，复合材料中最常用的还原氧化石墨烯
                                                               的杨氏模量也可达到 250  GPa，高出一般的聚合物
                                                               2~3 个数量级。因此，在聚合物基体中加入氧化石
                                                               墨烯或还原氧化石墨烯也可有效增强聚合物的力学
                                                               性能。FALKOVICH 等       [34] 在聚酰亚胺树脂中加入还

            图 8  Pickering 乳液聚合法制备表面包覆有氧化石墨烯                   原氧化石墨烯作为无机填料，发现还原氧化石墨烯
                  纳米片的聚苯乙烯微球机理图            [32]                可诱导聚酰亚胺聚合物分子链在其界面上呈三维有
            Fig.  8    Schematic  illustration  of  polymer  nanoparticles   序排列，从而提高了聚合物的力学性能。
                    coated with graphene nanosheets prepared by the
                    Pickering emulsion polymerization method [32]    除此之外，氧化石墨烯还可在一定程度上提高
                                                               聚合物涂层的耐摩擦性能。LIU 等              [16] 将 Fe 3 O 4 纳米
                 基于以上问题，可通过调节体系的 pH 对氧化                        颗粒通过静电作用力吸附于氧化石墨烯表面，然后
            石墨烯片层上羧基等含氧基团的电离程度进行调                              在磁场的作用下诱导氧化石墨烯纳米片在聚合物
            节，从而对氧化石墨烯的两亲性进行调控，使得氧                             基体中有序排列，提高了聚合物涂层的耐摩擦性
            化石墨烯纳米片可自发地迁移分散到混合体系的油                             能。WEI 等    [35] 使用阴离子表面活性剂直链烷基苯
            水界面上，通过片层边缘亲水的基团（主要是电离                             磺酸钠（LAS）在化学还原过程中原位修饰还原氧
            的羧基）以及相对疏水的表面分别与水和单体作用，                            化石墨烯，提高了还原氧化石墨烯在水性聚合物乳
            实现了其在聚合物基体中的稳定均匀分散，增强了氧                            液 中 的 分 散 性 。 由 于 改 性还原 氧 化石墨 烯
            化石墨烯与聚合物基体的界面相互作用。YIN 等                     [33]   （LAS-rGO）具有一定的两亲性，在水蒸发过程
            通过对不同 pH 下制备的聚苯乙烯/氧化石墨烯                            中可自发上浮至水-空气界面处，从而在复合胶膜
            Pickering 乳液的稳定性及粒径分布进行分析，发现                       表面形成自润滑层，提高了皮革涂层的耐磨性能。
            相比于低 pH（pH=3），在较高 pH（pH=5）条件下                      如图 9 所示。
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