乳液模板-自组装法制备石墨烯／聚苯乙烯导电复合材料.pdfVIP

材 料 2013年第19期(44)卷 文章编号 ：1001—9731(2013)19—2888—04 乳液模板一自组装法制备石墨烯／聚苯乙烯导 电复合材料 赵鹏飞 ，罗勇悦 ，何 东宁 ，彭 政。，杨 其 (1．四川大学 高分子科学与工程学院，高分子材料工程国家重点实验室，四川 成都 610065； 2．中国热带农业科学院农产品加工研究所 ，农业部热带作物产品加工重点开放实验室，广东 湛江 524001) 摘 要 ： 利 用乳液模板一静 电 自组装法，以甲基 丙烯 合物中构建高维度石墨烯组装体 的研究还 比较少[9]。 酰氧 乙烯氯化铵 (DMC)接枝改性的聚苯 乙烯阳离子 本文采用静电 自组装与聚合物微球模板相结合的方法 微球 (PS )为基体模板、石墨烯为导电介质 ，利用氧化 制备了具有三维石 墨烯微结构 的石 墨烯 ／聚苯 乙烯 石墨烯 (GO)与 PS。。间强烈的静 电相互作用直接在水 (GNs／Ps)导电复合材料 ，并对组装机理 、结构一陛能关 中共组装，通过水合肼原位还原 (in—situreduction)成 系进行研究，以探索在聚合物基体中构建石墨烯三维 功制备 了纳米石墨烯片(GNs)填充的聚苯 乙烯(PS)导 有序微结构的新方法，以拓展石墨烯的应用领域 。 电复合材料 。复合材料断 口扫描 电镜 (SEM)和 电性能 2 实 验 结果表明，静电自组装有利于形成较为完善的石墨烯 导电网络 ，GNs／PS复合材料具有极低的导 电逾渗值 2．1 实验原料 (0．09 (体积分数))和较 高的饱和导 电率 (25．2s／ 石墨(密度为 2．26g／cm。，粒度≤30a／m)：化学纯 ， m)。结合表面zeta电位、复合物微观形貌的表征 ，对 国药集团化学试剂有限公司；苯 乙烯 ：分析纯，成都科 组装机理和结构一性能关系进行 了讨论 。此外 ，热重热 龙化学试剂有 限公司 ，使用前先用 4 (质量分数)氢 分析 (TGA)结果表 明，石墨烯的加入有效地改善 了材 氧化钠除去阻聚剂，并减压蒸馏纯化 ；甲基丙烯酰氧乙 料 的热稳定性 。 烯氯化铵 (DMC)：分析纯，Aldrich—Sigma公司；偶氮 关键词 ： 聚苯乙烯 ；纳米石墨烯片；乳液模板 ；静 电自 二异丁氰 (AIBN)：分析纯，国药集团化学试剂有限公 组装 ；电学性能 司；高锰酸钾、浓硫酸 、双氧水 、盐酸等试剂均为分析纯 中图分类号 ： TQ311 文献标识码 ：A 且直接使用。 DOI：1O．3969／．issn．1O01-9731．2013．19．032 2．2 氧化石墨烯 (GO)的制备 GO的制备是采用改进 的Hummer法 ，主要过 1 引 言 程如下 ：向装有 8．Og石墨的烧杯 中缓慢加入 200mL 作为一种新型的碳系材料 ，石墨烯 因其独特的二 浓硫酸 ，冰水浴磁力搅拌 10min，逐渐加入 24．Og高锰 维结构 、良好的化学稳定性和优异的力学 、光学 、热学 酸钾 (1h内加完)，继续搅拌 lh；然后，将烧杯转移到 和电学性能 ，引起了科学和应用领域的广泛研究 ，被认 30℃的水浴锅 中，搅拌进行 中温反应 10h。缓慢加人 为是下一代最理想 的结构和功能补强材料 。近年 200mIH。O，继续搅拌 30min，完成高温反应 ；随后 ， 来，将纳米石墨烯薄片 (GNs)作为导 电介质加入到聚 加入 600mLH2O 和 27mL H2O2(30 (质量分数 )) 合物中制备导电复合材料 的研究取得了突飞猛进