GO补强xNBR/SBR共混胶的性能研究(2)
结 论 19
致 谢 20
参考文献21
1 绪论
1.1 引言
在外界大的作用力条件下,橡胶是一种能迅速恢复形变的高分子材料。近些日子以来，尤其是在列车、飞机和航空航天等高科技领域，随着橡胶工业迅猛的发展，对橡胶这种材料以及橡胶制品提出了很高的标准和很严格的要求，对橡胶材料要求精益求精。橡胶材料必须向着多功能化、多前沿化和多元化的方向全面发展。单一传统的橡胶材料已经不能完全满足材料迅猛发展的使用要求了。因此基于以上要求，最有利的手段是橡胶的改性，材料性能提升的最有效的途径。纳米填料因为具有很大的比表面积、和很强烈的填料与聚合物的表面之间的相互作用力等特点，比传统材料具有更优异的力学、电学、气/液阻隔性以及热学的性能，因此橡胶工业的发展趋势之一就是选用纳米填料改性。
石墨烯因为自己原来非常独特的形式状态与结构，具有碳纳米管导电的特点，也有黏土片层结构的特征，这两者结合起来，发挥优势为聚合物的纳米复合材料性能的提升，功能的多元化发展以及向不同扩展提供了非常可靠的方法。Geim等人在2004年发现的石墨烯，它近似于碳原子，具有单层的碳原子厚度，并且具备优异的机械性能，导热性能也很突出（热导率高达5000W/mK）[1]，是同时实现高性能化和高导热能化的纳米填料的首选。但是纳米石墨烯也有缺陷，容易在发生团聚于橡胶基体中。目前，氧化石墨烯（GO）因为其特有的纳米尺寸效应，和独特的物理特性已经成为新的分层碳材料。经过检测发现，与二文的石墨烯相比，由石墨化学氧化、洗涤、粉碎、超声得到的氧化石墨烯，受到破坏的仅仅是sp2的杂化结构，对其导热性能影响较小。它的表面含有羧基、羟基还有含氧基等，不同种类的含氧官能团，对于在有机聚合物中的分散有很大的优势，因此氧化石墨烯作为其功能和补强填料，它们的广泛应用也促使它们的性能的改善，本身的制备和表征工作，得到了非常大的发展。
1.2 氧化石墨烯及其制备
1.2.1 氧化石墨烯的简介
氧化石墨烯（Graphene Oxide, GO），由鳞片石墨通过强氧化剂氧化而形成，能在其片层表面上引入羧基等多种极性含氧基团，并且由此削弱石墨片层间的Van der Waals力，撑开石墨片层而得到的二文片层材料[2]。
氧化石墨烯的结构如图1.1所示。
图1.1 氧化石墨烯的结构图
氧化石墨烯(Graphene Oxide，GO)是石墨烯的一种衍生物[3]，一般就可以利用氧化石墨烯的化学还原法去制备石墨烯。它的表面和边缘充斥着许多功能化含氧基团如羟基、羧基，它们既有sp2杂化的碳原子也包含sp3杂化的碳原子结构，两者混合构成。在它的片层的界面上附着有很多含氧基团（如羟基，环氧基，羧基等），它的结构和尺度与众不同，跨越了传统意义上的一般化学材料尺度，表面的含氧基团容易形成“氢键”，因此具有良好的亲水性和吸湿性，比表面能和机械性能也很突出，在大多数的极性有机溶剂和水溶液中有很好的分散稳定性。因为氧化石墨烯表面含有多种含氧官能团，可看作是一种两性分子，并不是传统意义上的软性形态的材料，将胶体、聚合物、薄膜三者的特性结合在一起发挥优势。因此一直以来被视为一种亲水性的物质，在水中和碱性溶液中的分散性是卓越的。
1.2.2 GO的制备
作为石墨烯的一种衍生物，氧化石墨烯的制备方法与石墨烯有异曲同工之处，主要有Brodie法[4]、Staudenmaier法[5] 、Hummers法[6]等，其基本原理是石墨经过氧化（如强氧化剂：KMnO4)，在强酸(如浓硫酸、浓硝酸)的背景作用下，它的原本结构被打破，得到氧化程度不一致的氧化石墨，然后经过长时间的剧烈机械搅拌，之后再经过超声粉碎，得到氧化石墨烯水溶液。随后研究人员又开始重新探索GO，改进了GO的制备方法，探索出了电化学氧化法。
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