复合材料种类

1.2.2石墨烯/聚合物纳米复合材料种类

最近几年，以聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、环氧树脂、硅橡胶等为基体的石墨烯复合材料的研究都有所报道。其中出现了较多，关于石墨烯在高分子基体中达到纳米水平分散的研究。这里简要介绍一些主要的石墨烯/聚合物纳米复合材料。

（1）聚苯胺（PANI）/石墨烯纳米复合材料

聚苯胺（PANI）/石墨烯纳米纤维复合材料是用原位聚合方法，在酸性条件下,氧化石墨烯与苯胺单体聚合得到的[1]。然后，使用水合肼还原不同氧化石墨烯质量比的PANI/氧化石墨烯复合材料。最后，对还原的PANI再氧化和质子化生成PANI/石墨烯纳米复合材料。Bhadra等[2]也报道过纯PANI这种类型的热降解。PANI和PANI/石墨烯复合材料样品在同一温度范围内质量损失分别是40%和25%。结果表明，PANI/石墨烯纳米复合材料热稳定性较之纯的PANI提高了。同时，复合材料的导电率也有很大的增加。

（2）聚氨酯/石墨烯纳米复合材料

使用原位聚合的方法制备功能化的石墨烯（FGS）/水性聚氨酯（WPU）纳米复合材料[3]。由于FGS粒子在WPU基体中的均匀分散使纳米复合材料电导率比初始WPU增加了105倍。由于导电通道的形成，在高分子基体中引发了电导率的突变。当填充FGS仅为2%(Wt)时，可得到渗滤阀值。

（3）环氧树脂/石墨烯纳米复合材料

Kuilla等[4]用原位插层聚合制备了环氧树脂石墨烯纳米复合材料环氧树脂的热导率很小。但是，加入石墨烯后其热导率得到了显著提高。填充5%(Wt)GO 的环氧树脂基复合材料其热导率是1W/mK，这是纯环氧树脂热导率的4倍。当填充20%(Wt)GO的环氧树脂基复合材料其热导率增加到6.44W/mK。这些结果表明石墨烯复合材料用于散热是一种很有前途的热界面材料。

（4）聚碳酸酯/石墨烯纳米复合材料

通过熔融复合法，制备石墨和功能化石墨烯（FGS）增强的聚碳酸酯(PC)复合材料[5]。聚碳酸酯/石墨烯纳米复合材料中，FGS呈现高度的片状剥离状态。导电性能测试表明，产生导电性渗流阈值时FGS 的添加量比石墨的添加量要低。PC/ FGS纳米复合材料的拉伸模量高于纯PC的拉伸模量。并且，随着FGS 的填充复合材料的热膨胀系数（CTE）大幅度地下降。

（5）聚乙烯醇（PV A）/石墨烯纳米复合材料

Liang 等[6]报道了用水作为溶剂，把GO加入PV A基体中制备出PV A/石墨烯纳米复合材料。PV A/石墨烯纳米复合材料的机械性能优于纯PV A。例如，GO 含量仅为0.7 wt%时，拉伸强度和杨氏模量分别增加了76%和62%。这是由于石墨烯片层的大的宽高比，PV A 基体中石墨烯片层分子水平的分散和石墨烯与PV A 间氢键引起的强界面粘结。

[1] Zhang K, Zhang LL, Zhao XS, et al. Graphene/polyaniline nanoriber composites

as super capacitor electrodes [J]. Chemistry of Materials, 2010, 22 (4):1392-1401 [2] Bhadra S, Khastgir D, Singha NK, et al. Progress in preparation, processing and

applications of polyaniline [J]. Progress in Polymer Science, 2009, 34

(8):783-810.

[3] Lee Y R, Raghu A V, Jecong H M, Kim B K. Macromol Chem Phys, 2009,

(210) :1247～1254.

[4] Kuilla T, Srivastava S K, Bhowmick A K. [J] Appl Polym Sci,2009,(111)：635～

641.

[5]Kim H, Macosko C W. Polymer, 2009,(50):3797～3809.

[6] Liang JJ, Huang Y, Zhang L, et al. Molecular-level dispersion of graphene into

poly(vinyl alcohol) and effective reinforcement of their nanocomposites [J].

Advanced Functional Materials, 2009, 19 (14): 2297-2302.