Page 219 - 《精细化工》2021年第12期

第 12 期 温玉鑫，等: 重氮化直接灰 D 共价改性石墨烯的水分散性及其用于织物的抗辐射整理 ·2581·

1.5 织物整理 使用热重分析仪测试样品的热稳定性：取 3~
采用浸-轧法 [19] 分别将直接灰 D、rGO 和 MG 作 5 mg 样品置于同步热分析仪顶部加样式天平上，
为整理剂整理到棉织物上。整理配方（质量浓度）： 在氮气氛围中（流速 30 mL/min）保温 30 min，以
渗透剂（JFC）1 g/L、碳酸钠 2 g/L、磷酸三钠 0.2 g/L、 10 ℃/min 的升温速度从 0 ℃升到 800 ℃。
整理剂 2%（o.w.f）、氯化钠 2 g/L。首先，将棉织物 配制 0.5 g/L 的 MG 和 rGO 水分散液，0.02 g/L
润湿，然后加入 JFC 浸润 10 min，加入整理剂，升 的直接灰 D 水溶液，使用紫外-可见分光光度计测试
温至 85 ℃保持 45 min，然后三浸三轧，90 ℃烘干， 样品的分散性。
备用。 使用数字万用表测试织物的表面电阻，每个试
1.6 测试与表征 样取不同位置测试 20 次，取平均值。
使用显微拉曼成像光谱仪以 532 nm 的激发波 水洗稳定性测试根据 GB/T 3921—2008《纺织
长对样品进行拉曼光谱分析。 品色牢度试验耐皂洗色牢度》方法进行。
使用傅里叶变换红外光谱仪对样品进行官能团
测定，仪器操作参数为：扫面次数 64 次，分辨率为 2 结果与讨论
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8 cm 。
2.1 染料共价改性石墨烯机理
使用 XPS 对样品进行表面化学成分分析。MG 重氮化直接灰 D 分子对 rGO 的表面改性是通过
[9]
中直接灰 D 的接枝率计算公式为 ：
重氮盐与石墨烯层的自发反应实现的。其改性机理
N  N 如图 1 所示。带有活性氨基的直接灰 D 分子在浓硫
/%  接枝率 2 1  100 （1）
N 0 酸和亚硝酸钠作用下首先生成直接灰 D 分子重氮
式中：N 0 —直接灰 D 中 N 的质量分数（理论值）， 盐，重氮盐经单电子转移释放 N 2 后，形成高活性的
2
%；N 1 —rGO 中 N 的质量分数（XPS 测试值），%； 芳基自由基，芳基自由基能攻击 rGO 的 sp 杂化碳
N 2 —MG 中 N 的质量分数（XPS 测试值），%。 原子形成共价键，从而使直接灰 D 接枝到 rGO 上 [20] 。

图 1 重氮盐改性石墨烯的原理图
Fig. 1 Schematic diagram of diazonium salt modified graphene

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2.2 染料共价改性石墨烯结构分析 分别位于 1342 和 1584 cm 处，D 峰和 G 峰的峰强
2.2.1 拉曼光谱（Raman）分析 度比（I D /I G ）为 1.08；而 MG 的 D 峰和 G 峰分别位
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石墨烯的拉曼光谱会在 1300 和 1580 cm 处分 于 1355 和 1594 cm 处，I D /I G 为 1.16，比 rGO 增加
别出现 D 峰和 G 峰，D 峰和 G 峰分别代表石墨烯 了 0.08。这表明，MG 与 rGO 相比具有更高的缺陷
2
碳原子晶格的缺陷和 sp 杂化碳原子的面内伸缩振 度。这是由于直接灰 D 以共价键接入石墨烯后，石
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动 [21] 。石墨烯经共价改性后通常会在石墨烯纳米片 墨烯的碳原子从 sp 杂化状态转变为 sp 杂化状态，
中引入缺陷。因此，图 2 给出了 rGO 和 MG 的拉曼 破坏了原石墨烯的六边平面结构 [8,22] 。
光谱对比图。从图 2 可以看出，rGO 的 D 峰和 G 峰