聚乳酸功能化石墨烯纳米复合薄膜的制备及其结构与性能的研究

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterPreparation，StructureandPropertiesofPoly(1acticacid)／Functionalized—GrapheneNanocompositeFilmsByHuanhuanWangSupervisor：Prof．JinzhouChenProf．LiZhangMaterialsScienceSchoolofMaterialsScienceandEngineering

2、May,2014学位论文原创性声明一㈣本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：。王欢欢日期：础年6月2日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和

3、电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：王叉欠又久日期：如f牛年‘月2日摘要聚乳酸(PLA)是具有生物降解性、生物相容性的聚合物，近年越来越受到重视，但相对较差的机械性能、热稳定性、结晶性能及气体阻隔性等缺点限制了它在更宽广领域的应用。然而，由于石墨烯高强

4、度、高模量、大的比表面积、优异的导电性和导热性等优良特性，使其成为一种最理想的纳米填料来改性PLA的性能。为改善PLA的综合性能，本课题制备了聚乳酸／功能化石墨烯纳米复合材料。首先用Hummers法制备氧化石墨，经超声剥离成氧化石墨烯(G0)，为提高其亲油性，用十八烷基胺(ODA)对其进行功能化，制备出功能化石墨烯(GO．ODA)。通过AFM表征，证明GO被完全被剥离成单层，GO—ODA的层间距增大到1．8nin左右；FT-IR分析表明GO边缘的羧基与烷基胺发生亲核取代反应，功能化后的GO．ODA呈现出亲油性，

5、能够均一分散于氯仿中。然后通过溶液共混法制备了一系列不同配方的聚乳酸／功能化石墨烯(PLA／GO．ODA)纳米复合薄膜，并探讨GO．ODA的含量对纳米复合材料的形态、结构、结晶性能、热性能、机械性能及气体阻隔性能的影响。通过SEM、XRD来观察GO．ODA纳米片与纳米复合材料的形态与结构，结果表明GO．ODA均一的分散于PLA基质中，未发生团聚，并且GO．ODA的添加并未改变PLA的晶型。通过DSC、POM、TGA、机械性能测试和透氧性测试探讨了复合材料的结晶行为、热稳定性、力学性能和气体阻隔性。DSC结果显示

6、在较低含量GO．ODA下，纳米复合材料的冷结晶温度均降低，PLA一0．4和PLA．0．6的冷结晶温度最低，即说明GO—ODA作为一种异相成核剂，促进PLA在非等温结晶过程中晶核生成速率；通过POM研究了GO．ODA对PLA等温结晶行为的影响，结果表明GO．ODA的加入促进PLA的成核速率和晶体生长速率，同时减小球晶尺寸；TGA结果表明GO．ODA的加入使PLA的热稳定性明显提高，当质量损失5wt％时，PLA一0．4的热分解温度比纯PLA提高14℃；力学性能测试结果显示，当GO—ODA含量为0．2wt％时，纳米复

7、合材料呈现出最大的拉伸强度和模量，比纯PLA分别提高了46．5％和85．7％，当GO—ODA含量为0．6wt％时呈现出最大的断裂伸长率，比纯PLA提高了200％；透氧性测试结果表明GO—ODA的加入促进了PLA薄膜的气体阻隔性能。摘要本课题用溶液法制备了性能优良的聚乳酸／功能化石墨烯纳米复合材料，这些优越的增强效果主要归结于GO．ODA二维片状结构在PLA基质中均一分散及其自身独特的优良性能。关键词：聚乳酸功能化石墨烯纳米复合材料IIAbstractRecently，biodegradableandbiocom

8、patiblepoly(1acticacid)(PLA)hasreceivedmoreandmoreattention，however，itswiderapplicationwaslimitedbysomedisadvantagessuchasrelativelypoormechanicalproperties，thermalstability,gasbarrierpropertyan