论文部分内容阅读
聚丙烯（Polypropylene,PP）塑料在现代生活中被广泛应用,具有质轻、耐酸碱等优点,但其易燃的缺陷限制了它的应用范围。水泥基材料是用量最大的工程材料,存在着容易产生裂缝、渗漏等问题,对其强度和耐久性有较大的影响。因此,寻找一种改善这些缺陷的方法是目前研究的热点。氧化石墨烯（Graphene Oxide,GO）是石墨烯的一种衍生物,具有大的比表面积、优良的机械性能、超强的导热能力等优点,当GO作为复合材料的添加剂使用时,具有改善机械性能、导热性能等材料性能的优点,所以将GO引入到PP、水泥基材料中时具有改善这些缺陷的可能。GO表面具有羟基、羧基等基团,这些亲水性基团的存在使得GO具有了亲水性,将GO添加到疏水性的PP及亲水性的水泥基材料中时,存在着难以分散均匀的问题,导致其制备的复合材料性能达不到预期要求。本文采用改进的Hummers法及超声分散法制备了GO悬浮液。通过对GO进行化学改性提高了GO在PP塑料中的分散性。通过溶液聚合法制备了聚羧酸减水剂（Polycarboxylate Superplasticizer,PCS）,并通过超声分散法制备了PCS与GO的复合物,对制备的GO及PP/GO复合材料、PCS/GO复合物进行了表征与测试。（1）采用改进的Hummers法制得了氧化石墨,随后用超声波分散法制备了GO悬浮液,通过元素测定、FT-IR、AFM等对GO的含氧量、结构进行了表征,结果表明在制备GO的过程中用K2SO8、P2O5的混合物对石墨进行预氧化可使产物的含氧量由32.18%提升到了35.83%,氧化剂KMnO4与石墨的最佳质量配比为6:1,最佳反应时间组合为低温反应2 h、中温反应6h、高温反应20 min。实验制得的GO含氧量最高可达35.94%,在溶剂中稳定分散时GO片层规模为200-1200 nm,厚度范围为0.83-1.23 nm。（2）利用硅烷偶联剂KH-550对GO进行了化学修饰,通过熔融共混法制备了PP/GO的复合材料,对复合材料进行表征及性能测试,结果表明添加0.5%的GO时,制得的复合材料结晶温度达到120.4℃,熔融温度可达171.1℃;热导率提升了111.7%,达到0.435 W/（m·K）;极限氧指数为21.1%,提高了3%;拉伸强度达到33.7 MPa,提升了11.96%,弯曲强度可达42.7 MPa,抗冲击强度则降低到3.9 kJ/m2。（3）在室温条件下,选用聚醚类大单体、丙烯酸系小单体利用自由基聚合的原理,在氧化-还原的引发剂体系下,通过溶液聚合法制得了减水剂。确定了最优实验条件,其中引发剂过硫酸铵（APS）与亚硫酸氢钠（SHS）的摩尔比为2:1,添加总量为单体总质量的1.2%,链转移剂异丙醇（isopropanol,IPA）添加量为单体总质量的2%,单体的最佳摩尔比n（大单体）:n（AA）:n（AM）=1:3:2.5。（4）用超声分散法将GO均匀分散到PCS中进行复合,之后将分散液应用在水泥中,结果显示GO的最佳掺量为水泥料体的0.04%。此时水泥浆体流动度下降较小,水泥石的微观结构形成了较为规整的结构;制成的样品抗压强度可达62.8 MPa,抗折强度为7.2 MPa。本论文的创新点在于优化了Hummers制备氧化石墨的条件,探究了一种改善GO在PP基体中分散性的方法,制备了PCS与GO的复合物。