石墨烯丁苯橡胶结构与性能研究+文献综述(4)
溶液共混法是指将溶有石墨烯的溶剂与聚合物溶液混合，制备得出复合材料。黄毅[30]等人制备了可溶于水的功能化石墨烯，通过溶液共混制备了石墨烯增强聚乙烯醇(PVA)复合材料。目前溶液混合法是科学研究中比较常用的方法。溶液混合法的优点是石墨烯（或氧化石墨烯）制备与聚合物的合成分别进行，易于控制石墨烯的形态与尺寸，并且石墨烯容易在聚合物基体中分散。但缺点是需要使用有机溶剂，容易对环境造成危害。
利用GO良好的水分散性，可将GO的水分散液与聚合物胶乳进行混合。这种工艺方法可以避免有机溶剂的危害，制备得到高性能的聚合物复合材料。Kim J S等[22]通过制备GO的水分散液，还原成GE后与SBR胶乳混合，得到粒径为几纳米到几十纳米的GE/SBR复合材料。
1.7 石墨烯对聚合物基体材料的性能影响
利用石墨烯优良的特性与其它材料复合可赋予材料优异的性质，能极大地改善复合材料的机械、热学和电学性能。
石墨烯具有优秀的力学性能，其强度达130Gpa，弹性模量也高达0.25Tpa。与传统填料炭黑、碳纤文、碳纳米管等相比，石墨烯增强聚合物材料更有优势。Kalaitzidou 等[31]采用石墨纳米片增强聚丙烯PP复合材料，并与传统的填料如碳纤文、炭黑和粘土进行了对比。研究结果表明：填充率低于10 vol%时，石墨纳米片的增强效果最优。而当填充料超过10 vol%时，传统的微米级填料的增强效果反而更好，这是因为石墨纳米片在较高的填充量时难以分散均匀。
Fang等[32]利用重氮化合物的性质，以共价的形式将引发剂分子键接到石墨烯表面，然后利用原子转移自由基聚合(ATRP)的方法，可以将PVC链段接枝到石墨烯片层上(接枝率高达82％)。相对于纯PVC，含有质量分数为0.9%的改性后的石墨烯的GE/PVC纳米复合材料的玻璃化转变温度Tg比纯PVC提升约l5℃，而且拉伸强度和杨氏模量也都各提高了70％和57％左右 。
1.8 石墨烯/聚合物复合材料的发展前景展望
石墨烯的氧化物与纯净的石墨烯相比，显现出完全不同的电子结构。研究表明随着石墨烯表面吸氧量的提升，石墨烯会从零带隙的半金属转变为具有半导体性质，而完全氧化后却会变为绝缘体，但是石墨烯氧化物在还原后又可以重新变为导体。因此，石墨烯的氧化与还原过程能够实跳变石墨烯的电子结构。经过溶液分散的石墨烯氧化物也可以和聚合物共混制成复合材料，能够表现出极为优良的电学性能。所以石墨烯是未来的替代半导体的理想材料，有极大的可能替代硅材料，以推动微电子技术向前继续发展[33]。
由于石墨烯其独特的结构和非常优秀的性能，已经逐渐应用于很多种类的新材料。石墨烯/聚合物复合材料是石墨烯应用研究中的非要重要的一块领域，它的前景非常广阔。但是，由于现阶段石墨烯的大规模合成与产业化仍面临大量的问题和挑战，如何实现简单、低成本、大量且可控地制得具有单一性能优异的高质量的，这是阻碍复合材料发展的一大难点，这也需要我们后来人的努力与发展。随着研究的深入，相信越来越多的石墨烯复合材料会面世，为实现石墨烯的实际应用奠定坚实的科学和技术基础。
1.9 本课题的目的、意义及主要研究内容
石墨烯作为一种新型碳材料，从面世以来，已经开始在电子、薄膜、液晶、储能等许多功能材料方面得到应用。现如今，关于石墨烯与丁基橡胶、硅橡胶、聚苯乙烯等地研究已经广泛展开，获得不少成果。丁苯橡胶作为应用最广泛的通用橡胶，对其进行更有效的填料改性显得十分重要。
本文采用Hummers氧化法制得的氧化石墨，超声剥离后用聚苯乙烯磺酸钠（PSS）对氧化石墨烯进行表面改性，还原后添加到丁苯橡胶胶乳中，制备了石墨烯/丁苯橡胶纳米复合材料，研究了石墨烯在胶乳中的分散性，以及改性石墨烯对丁苯橡胶性能的影响。