Page 22 - 《精细化工》2020年第11期
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·2168·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

                 该复合泡沫材料在 LED 灯点亮和人体动作监                            为进一步提高复合材料的导热性能，可配合使
            测方面具有良好的可重复性和稳定性，在柔性电阻                             用多种导热填料。DAI 等          [44] 将一维 SiC 纳米线生长
            可变导体、可穿戴设备和人体健康监测中具有良好                             在二维还原氧化石墨烯片层上，然后与聚酰亚胺共
            的应用价值。                                             混制得复合材料，该复合材料的热导率较纯的聚酰
                 此外，添加还原氧化石墨烯对于其他聚合物导                          亚胺提升了 138%。陈敏仪          [45] 以质量比为 2∶1 的还
            电性能的研究也有报道。YU 等              [37] 采用原位聚合法          原氧化石墨烯/碳纳米管杂化物为填料，添加到高密
            制备了聚氨酯基还原氧化石墨烯纳米复合材料，研                             度聚乙烯（HDPE）基体中，发现杂化填料对 HDPE
            究发现还原氧化石墨烯纳米片在聚氨酯基体中均匀                             具有很好的成核作用，提高了复合材料的结晶速率，
            分散，复合材料的电导率是纯聚氨酯的 105 倍。徐                          在高填充时可有效提高复合材料的热导率。
            茜 [39] 分别通过简单物理混合和原位聚合还原制备还                        3.4   热学性能
            原氧化石墨烯（RGO）/酚醛树脂（PF）复合材料；                              氧化石墨烯具有较高的耐热稳定性，将其与聚
            相同还原氧化石墨烯用量下，简单物理混合制备酚                             合物复合，具有褶皱形态的氧化石墨烯纳米片可与
            醛树脂基还原氧化石墨烯（RGO/PF）复合材料的最                          聚合物分子链形成机械互锁结构；聚合物分子链上
            大电导率为 0.02  S/m，远小于原位聚合还原制备复                       的极性基团也可与氧化石墨烯上的含氧官能团形成
            合材料的最大电导率（66.67 S/m）。                              氢键结合力，从而在一定程度上限制聚合物链段的
                 基于还原氧化石墨烯优良的导电性能，研究者还对                        热运动，提升聚合物的耐热性能，使得复合材料的
                                                       [40]
            聚合物基还原氧化石墨烯纳米复合材料的储能性能 、                           玻璃化转变温度（T g ）、热膨胀系数、热稳定性等均
            抗静电性能      [41] 等进行了研究，并取得了一定进展。
                                                               有较为明显的改善。
            3.3   导热性能
                                                                   通过对氧化石墨烯的适当改性，提高其在聚合
                 石墨烯具有优异的导热性能，热导率高达
                                                               物基体中的分散性，增强其与聚合物基体间的界面
            5000 W/(m·K)。然而，在聚合物基氧化石墨烯纳米
                                                               相互作用，有利于更好地提高复合材料的热学性能。
            复合材料的制备方面，研究者多采用氧化-剥离-还
                                                               WANG 等   [46] 将 3-氨基丙基三乙氧基硅烷共价交联
            原法制备还原氧化石墨烯，氧化还原会破坏石墨烯
                                                               在 氧化石 墨烯 的表面 ，制 得改性 氧化 石墨 烯
            的晶体结构，使其出现晶格缺陷，晶格缺陷阻碍了
                                                               （f-GNSs），将其与环氧树脂复合，使得环氧树脂的
            热能的传导，降低了石墨烯的热导率，其热导率仅
                                                               起始热分解温度提高了 20℃。张树鹏               [47] 合成了系列
            为 0.14~2.87 W/(m·K)，但这仍可在一定程度上满足
            实际使用要求。江悦          [42] 将不同尺寸的还原氧化石墨               不同相对分子质量聚乙二醇共价修饰的功能化氧化
                                                               石墨烯（GO-PEG），再通过溶液共混法将其引入聚
            烯与环氧树脂共混，制得具有高热导率的还原氧化石
                                                               甲基丙烯酸甲酯基体中，制得高可见光透过率
            墨烯/环氧树脂复合材料，其热导率可达 3.0 W/(m·K)，
            远远高于纯环氧树脂〔0.2 W/(m·K)〕的热导率。为                       （94%），热稳定性能优异的透明纳米复合材料。此
                                                               外，唐伟   [48] 采用 3-异丙基-二甲基苄基异氰酸酯共价
            了提高还原氧化石墨烯与聚合物基体的界面作用
                        [8]
            力，FANG 等 将质量分数为 2.0%的改性还原氧化石                       改性氧化石墨烯，再采用原位聚合法将其还原产物
            墨烯共价接枝到聚苯乙烯骨架上，使得聚苯乙烯基体                            与聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）复合，相对于纯
            的热导率从 0.158  W/(m·K)提高到 0.413  W/(m·K)。            PMMA，加入共价改性氧化石墨烯使得复合材料的
            DAO 等   [43] 通过聚乙烯醇非共价改性还原氧化石墨                     玻璃化转变温度（T g ）提高了 12.7  ℃。
            烯，然后采用 Pickering 乳液聚合法，使改性的还原                          为了研究改性氧化石墨烯提高聚合物热学性能
            氧化石墨烯作为壳层，封装作为核层的硬脂酸，制                             的相关机理，XUE 等       [49] 通过分子动力学模拟预测聚
            备出导热性能优异的硬脂酸/还原氧化石墨烯核壳                             合物基氧化石墨烯纳米复合材料玻璃化转变温度的
            复合相变材料，如图 11 所示（其中，SA 为硬脂酸；                        变化。研究发现，改性氧化石墨烯能有效限制聚合
            pva 为聚乙烯醇：G 为石墨烯）。该核壳复合相变材                         物分子链的运动，从而提高了聚合物基氧化石墨烯
                                                                                          [7]
            料具有优异的温度调控性能。                                      纳米复合材料的 T g 。ZHANG 等 也通过分子动力学
                                                               模 拟获得 了十 八烷胺 改性 氧化石 墨烯 纳米 片
                                                               （GO-ODA）与苯丙乳液基体〔P(St-BA)〕的界面
                                                               结合能约为 1646.4 kJ/mol，说明 GO-ODA 纳米片与
                                                               苯丙乳液聚合物基体具有良好的相容性。随着

                                                               GO-ODA 的引入，提升了 P(St-BA)聚合物基体的耐
             图 11    使用功能化氧化石墨烯制备相变复合材料示意图              [43]    热性能，改善了其在使用过程中存在的“热黏冷脆”
            Fig. 11    Schematic diagram of preparing phase change composite
                   materials using functionalized graphene oxide [43]    的缺陷，如图 12 所示。
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