纳米石墨微片材料对复合材料的热性能影响研究(5)
1.2.4 原位聚合法
原位聚合法的原理是将石墨烯或者氧化石墨烯（GO）和聚合物进行混合，在引发剂的引发作用下让聚合物和石墨烯之间发生聚合，从而得到复合材料[10]。原位聚合法和溶液混合法有着相似之处，在原位聚合的反应过程中GO或还原氧化石墨烯（rGO）很容易在单体之间发生剥离，最终成分子级分散状态。除此之外GO或rGO因为聚合在反应过程中放热产生膨胀，片层间距在压力作用下变大，使其发生进一步的剥离，因而原位聚合法得到复合材料中石墨烯的剥离程度更高分散更均匀。Hu等采用原位聚合法制备出了GO/聚苯乙烯（PS）复合材料，这种材料有着较高的导电率、玻璃化转变温度和非常好的热稳定性。环氧树脂等材料在原位聚合的过程中，GO片层上含氧基团还能发生反应使得GO与部分基体树脂之间形成牢固的共价键。Wang等通过原位聚合法制备得到了rGO/聚吡咯（PPy）复合材料，在复合材料内部，rGO与PPy间紧密接触，形成了多孔结构，从而使复合材料得到高的比表面积（108m2/g）和优良的电容特性，可用作超级电容器电极材料。Wang等在聚丙烯（PP）乳液中使用原位化学还原氧化石墨烯的方法制备了rGO/PP复合材料，显示出超低的渗滤阈值0.033vol%。除此之外，可应用于原位聚合的基体还有环丁烯对苯二酸酯（CBT）等。原位聚合法以其工艺上的优势能够让石墨烯在聚合物基体中分散均匀，但是石墨烯或GO的加入会让聚合物内部的黏度增大，从而导致聚合反应过程更加难以控制。
1.2.5 微乳液聚合法
微乳液一般情况下是指直径在10~100nm之间、热力学性质稳定、透明或半透明状态的分散体系，微乳液聚合法的原理是将两种完全不溶的溶剂进行混合，往体系中加入表面活性剂，混合液在表面活性剂的作用下会形成均匀的微乳，溶剂的体积分数较小，会被积分数大的溶剂所包裹，形成一个表面由表面活性剂分子组成的微泡，然后把两种不同物质的微乳液进行混合，化学反应被限定在微泡内进行，在一个微小的球形液滴内完成形核、生长、聚结等全部过程，独特的反应过程避免了颗粒间的团聚最终得到颗粒度较小的球形颗粒[11]。Zhang通过微乳液聚合法，把苯乙烯单体引入道海泡石层之问引发聚合反应，由于聚合时放出的热量使得苯乙烯单体发生膨胀最终导致海泡石片层间距进一步增大，合成为聚苯乙烯海泡石复合材料，通过XRD、FTIR、SEM和TEM对材料进行微观组织观察和分析，结果表明用微乳液聚合法能够让聚合物有效地分布到有机化处理过的海泡石层之间，并且海泡石片层能够很均匀地分散在聚苯乙烯聚合物当中，海泡石与聚苯乙烯得到了比较好地复合。微泡的大小和数量主要受到溶剂和表面活性剂的的剂量所影响，微乳液聚合法的最大特点和优势是控制微泡大小在纳米级别并在其中进行反应，可以有效地限制颗粒的尺寸，从而得到表面覆盖有活性剂的纳米材料。目前微乳液聚合法中反应型乳化剂的应用正成为一个热门研究方向，将一般的乳化剂替换为反应型乳化剂之后，反应型乳化剂能够和体系之内的单体发生共聚，可以大幅提高体系中固体的含量，并在此基础上明显强化聚合物的各项性能。
1.2.6 纳米粒子直接分散法
该方法的原理是让纳米粒子直接在高分子基体中分散以制取高分子基纳米复合材料，制备过程中的高分子材料一般是性能优异的功能材料。纳米粒子直接分散法可以通过控制反应条件从而获得颗粒小并且分散度高的纳米复合材料，但是在高分子基体中粒子很容易发生团聚而均匀分散困难。通常情况下是可以在纳米粒子表面添加单分子层活性剂，从而抑制纳米粒子自身发生团聚。