石墨烯海藻酸纳复合材料的制备及其性能研究

《石墨烯海藻酸纳复合材料的制备及其性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要以海藻酸钠(SodiumAlginate，SA)为原料制备的海洋生物质纤维展现出自阻燃、高吸湿性、抗菌性和生物相容等优异特性受到广泛关注，易降解和力学性能欠佳为亟待解决的问题。石墨烯作为新型的二维碳材料，因其极为优异的力学、光电等性能已广泛用于聚合物纳米复合材料领域。另一方面，石墨烯上的碳碳双键使其有望成为高效的自由基捕捉剂，可以有效抑制聚合物降解，然而在这方面的研究未见详细报道。本论文以氧化石墨烯(GrapheneOxide，GO)填充SA复合材料为研究对象，通过悬浮液流变行为的研究考察纳米粒子在聚合物基体中的分散状态，

2、深入探究GO对SA溶液降解性能的显著影响；制备得到G0／SA纳米复合纤维，并对其物理性能进行系统研究。1．通过溶液共混法制备不同GO含量的SA纺丝液，利用应力型旋转流变仪对其流变特性进行研究。结果表明GO／SA复合纺丝液表现出典型的切力变稀行为，属于假塑性流体，GO的加入并未改变SA溶液的流体类型。随着GO含量的增加，复合溶液的粘度逐渐增加，牛顿平台区变短，切力变稀现象明显。动态流变测试结果显示较少GO的加入可显著增大SA纺丝液的储存模量和损耗模量，通过绘制GO／SA复合纺丝液的Cole．Cole曲线图表明GO纳米片层在SA溶

3、液中具有良好分散性。复合体系的粘度随温度的升高而降低，通过理论计算发现低含量的GO的加入SA溶液的粘流活化能影响不大。2．系统表征GO／SA复合纺丝液的粘度在不同降解条件下随时间的变化，结果表明GO在含量较低下即可有效地抑制SA的室温降解，而随着温度的升高抑制作用逐渐减弱。pH的影响表明GO在酸性条件下抑带iJSA降解作用较弱，而在碱性条件下可以很好的捕获自由基从而抑带IJSA降解。H202对纯SA溶液的降解作用明显，加入0．25wt％的H202在10h后溶液的降解率到达89．8％；引入GO可明显的抑制H202对SA的降解，1

4、0h后溶液的降解率仅为21．7％，进一步证明少量的GO可以捕获其水解产生的自由基，有效抑制SA的降解。3．采用湿法纺丝制备GO／SA复合纤维，并利用XRD、TGA等对其结构和性能进行表征。研究结果表明GO在SA中分散性良好，且并未引起SA纤维结构的变化。通过纤维拉伸测试表明GO的加入使SA纤维的力学强度提高20％，热失重分析表明GO的加入改善了SA纤维的热稳定性，且随着GO含量的增加而增加。此I外，GO／SA复合纤维的耐盐性能和耐过氧化氢性能也得到显著提高。关键词：海藻酸钠：氧化石墨烯；分散性；降解；复合纤维AbstractT

5、akingsodiumalginate(SA)asrawmaterialpreparationformarinebiomassfibersexhibitflameretardant，highmoistureabsorption，anti-bacterialandbiologicalcompatibilityandotheroutstandingfeaturesattractedwidespreadattention，easydegradationandpoorphysicalperformanceasproblemstobes

6、olved．Grapheneasanewtwo—dimensionalcarbonmaterialhasalargespecificsurfacearea,isexpectedtobeefficientfreeradicalscavenger,effectivelyinhibitpolymerdegradation．Inthisthesis，grapheneoxide(GO)filledSAcompositematerialforthestudy,theresearchinvestigatedtherheologicalbeh

7、aviorofsuspensionsofnanoparticlesdispersedstateinthepolymermatrix，delveintoGOsignificantimpactonthedegradationperformanceoftheSAsolution；preparedGO／SAnanocompositefibersandsystematicstudyofitsphy7sicalproperties．1．DifferentcontentsofGOpreparedbysolutionblendingmetho

8、dSAspinningsolution，thenusestress—typerotationalrheometertostudyitsrheologicalproperties．TheresultsshowthatGO／SAcompositespinningsolutions