Page 23 - 《精细化工》2020年第11期

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 ·2169·

物基体形成强的界面复合作用，制得吸波性能优异，
满足“薄、轻、宽、强”要求的聚合物基石墨烯纳
米复合电磁屏蔽材料。氧化石墨烯相比于石墨烯，
由于其结构中晶格缺陷的存在，导致吸波性能显著
降低。但是利用后续的还原作用，可部分恢复氧化
石墨烯的吸波性能。王洁萱 [51] 采用溶液共混法制备
了还原氧化石墨烯/丁腈橡胶复合吸波材料，还原氧
化石墨烯在丁腈橡胶基体中可形成大的导电网络和
反角，利于复合材料电磁屏蔽性能的提高。ZHANG

图 12 P(St-BA)分子链与 GO-ODA 纳米片的分子动力学 等 [28] 采用溶液共混法和熔融共混法相结合的方式，
[7]
模拟示意图 制得聚甲基丙烯酸甲酯/还原氧化石墨烯纳米复合
Fig. 12 Molecular dynamics simulation of P(St-BA) 吸波材料，当还原氧化石墨烯分散液的添加量为聚
molecular chains and GO-ODA nanosheets [7]
甲基丙烯酸甲酯基体体积的 1.8%时，纳米复合材料
将氧化石墨烯作为纳米填料加入到聚合物基体 在 8~12 GHz 波段范围内反射损耗达 13~19 dB，具
中，也可明显改善聚合物材料在高温下的耐蠕变性 有优良的电磁屏蔽性能。WEI 等 [14] 利用对氨基苯磺
能。王旭 [50] 通过比较纳米炭黑、碳纳米管、氧化石 酸的重氮盐共价修饰还原氧化石墨烯，制得水分散
墨烯对于热塑性聚苯乙烯和弹性体硅橡胶耐蠕变性 性良好的磺化还原氧化石墨烯（S-GNS），然后利用
能的影响，发现与纳米炭黑和碳纳米管相比，相同 水性苯丙乳液中苯乙烯与 S-GNS 之间的 π-π 作用，
含量的氧化石墨烯能够更为有效地改善聚合物的耐 提升二者之间的界面结合力，制得具有优异电磁屏
蠕变性能。 蔽性能的纳米复合涂层材料。该涂层材料的电磁屏
3.5 电磁屏蔽性能 蔽性能在弯折 1000 次前后无显著变化，有望作为下
石墨烯相比于碳纳米管和短碳纤维，具有更高 一代柔性电磁屏蔽涂层应用于皮革、电子器件、纺
的纵横比和优良的微波吸收特性，使其更易与聚合 织等领域，如图 13 所示。

图 13 磺化石墨烯（S-GNS）制备过程示意图（a）,苯丙乳液/磺化石墨烯〔P(St-BA)/S-GNS〕复合乳液的制备示意图（b）,
苯丙乳液/磺化石墨烯〔P(St-BA)/S-GNS〕复合薄膜的制备示意图（c）,复合薄膜的电磁屏蔽机理示意图（d） [14]
Fig. 13 Schematic representation of the preparation of S-GNS (a), preparation of P(St-BA)/S-GNS composite latex (b),
P(St-BA)/S-GNS composite film (c), schematic representation of the shielding mechanism of composite films (d) [14]

3.6 其他性能 石墨烯水分散液的添加量为羧基丁腈橡胶胶乳体积的
氧化石墨烯以及还原氧化石墨烯还对气体分 1.9%时，复合材料的气体渗透率下降了 55%。ANEJA
子、水分子等具有优异的阻隔性能，将其作为无机 等 [53] 通过 3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）将氧化
纳米填料加入到聚合物基体中，可有效提高聚合物 石墨烯纳米片共价接枝在低碳钢表面。研究发现，
涂层的阻隔性能。KANG 等 [52] 采用乳液共混法制备 氧化石墨烯纳米片对于水分子具有优异的阻隔性
出羧基丁腈橡胶/氧化石墨烯纳米复合材料，当氧化 能，从而提高了低碳钢的防腐蚀性能，如图 14 所示。