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摘 要： 石墨烯体现出独有的二维结构和优良导热性、导电性，正是这种良好性能的存在，使其与聚氨酯复合的时候诞生出新型功能的高分子材料，体现出广阔的发展前景。本文将重点分析石墨烯及聚氨酯复合材料的研究进展，结合石墨烯和聚氨酯复合材料的制备方式，明确其具体的应用领域。
关键词： 石墨烯；聚氨酯；复合材料；研究进展
【中图分类号】 TB332 【文献标识码】 B 【文章编号】 2236-1879（2017）14-0192-01
石墨烯主要是由单层碳原子凭借着sp2杂化的方式连接起蜂窝状的二维平面材料，拥有着巨大的比表面积，同时体现出良好的电热学性能及导热系数。良好性能和二维结构使得复合材料成为国内外争相研究的热点。聚氨酯属于分子结构中包含软段及硬段的嵌段共聚物，因此制备材料的可选范围较广，同时相对应的结构灵活多变，具体的产品性能千变万化。石墨烯和聚氨酯实现复合的材料属于一个新的尝试，是石墨烯一個迈向实际应用的研究趋势，在相对应的结构、性能等方面彰显出优异特性，在短时间内成为了功能性复合材料的研究热点。
一、石墨烯/聚氨酯复合材料的制备
石墨烯本身的性能优异，因此制备的过程所产生的成本相对低廉，在改性之后的石墨烯可以适当的采用溶液加工方式加以处理，同时适用在开发功能性聚合物复合材料中。
（一）共混法，
这种方式主要是制备石墨烯/聚氨酯复合材料，而且属于最简便的方式，通过将溶液共混、熔融共混等完成制备。共混之前，还是应该对石墨烯做好表面的处理，这样就能适当的提升复合体系中的分散性。有专家学者使用溶液共混的方式，将GO和PU进行复合，同时适当的加入少量肼进行加热处理。合理的利用还原氧化石墨烯中的含氧官能团实现与PU链端的酰胺基团形成氢键，保证rGO在体系中实现分子级的分散。经过一系列的操作，使得复合材料的弹性模量提升了21倍，相对应的拉伸强度也提升了9倍。
（二）接枝共聚法，
接枝共聚法主要是在聚氨酯分子完成了相应的聚合之后，与表面已经接受过处理的石墨烯形成相对稳定的化学键。有专家学者运用重氮化对氧化石墨烯开始展开功能化的处理，然后和异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体实现有效的接枝共聚，制备出功能化的石墨烯/聚氨酯纳米复合材料。根据相关的结果显示，石墨烯中添加的物质提高了复合材料的机械、热学等性能，伴随着f-GNP加入量的持续递增，使得复合材料的断裂伸长率和形状记忆性能有所提升。
（三）原位聚合法，
原位聚合法本身就是指聚氨酯分子在实际聚合的时候，适当的加入一些部分已经处理过的石墨烯，保证更好的与聚氨酯预聚体形成相对稳定的化学键。有专家学者主张利用异氰酸酯对氧化石墨烯改性之后通过原位聚合的方式适当的形成聚氨酯，然后实现共混制备得到高机械性能和热稳定性能的复合材料。适当的将氧化石墨烯视作一种伪交联剂，这样就能合成石墨烯/聚氨酯的纳米复合材料。根据相关结果证实，仅利用氧化石墨烯表面上的羟基和异氰酸基封端的聚氨酯发生反应制备出这样的复合材料，相较于常规方式来说，聚氨酯和热稳定性能得以强化。
经过对比上述几种方式，发现共混法操作更加简便，但是因为片层的结构石墨烯比表面积较大，亲水较差，使得复合体系无法分散均匀，以至于和聚氨酯基体之间的相互作用力显得弱，为此针对于石墨烯的表面改性及预处理等是当前的研究重点。接枝共聚法和原位聚合法可以保证石墨烯/聚氨酯形成强化学键合，石墨烯在基体中分散相对均匀时可以形成较为稳定的复合体系，体现出良好的工业前景。
二、石墨烯/聚氨酯复合材料的功能化应用
尽管石墨烯在2004年的时候被报道，但是秉承着优良的导电性、结构、透明度等，使其复合材料的诞生备受关注，石墨烯/聚氨酯复合体系对复合材料的压电性能、形状记忆功能等呈现出非常明显的效果，保证这一类材料可以在众多领域发挥出应用价值。
（一）自修复材料，
自修复材料本身就是物体在受损的情况下，可以进行自我修复的一种功能型材料，这种材料的应用领域非常广泛，涵盖了军用装备、电子产品和飞机等领域。这种材料的研发可以适当的提升产品的使用寿命，同时又能减少资源的浪费。
（二）光固化材料，
所谓的光固化材料就是在经过光线的照射之后，这种材料可以在短时间内迅速的发生物理反应或者是化学反应的高分子物质，主要是运用至涂料领域。相较于传统的自然干燥或是热固化涂料，这样的材料体现出较高的能量利用率，同时体现出无污染、成膜速度快等特点。
（三）形成记忆材料，
所谓的形成记忆材料就是在特定的条件之下可以发生变形同时又能固定形状，在外界条件相对适宜的情况下，迅速的恢复到原来的形状。这样的材料主要是实用性较强，可以减少资源的浪费，近些年已经受到了人们的广泛关注，在实际应用方面取得了较大进展。
结语
石墨烯/聚氨酯复合材料已经在UV固化、导电及电磁屏蔽等多个方面彰显出独特的性能，同时在自修复、电磁屏蔽和防紫外线等众多领域体现出应用价值。综合分析石墨烯/聚氨酯的复合材料，能够发现当前这种材料的实际应用范围相对狭窄，同时也存在着诸多的问题，面临着严峻的挑战，例如石墨烯聚氨酯的相容性，两者之间可以相互作用的本质以及复合材料性能的开发过程等，都是需要深入探讨并研究的课题。但石墨烯/聚氨酯复合材料的出现往往会让这个领域中的研究人员明确一个新的研究方向，通过对其深入的探索，可以在不久的以后，实现石墨烯/聚氨酯复合材料不同领域的重大应用。
参考文献
[1] 李胜方，胡铭宇，李琛，晏石林，杨成露，王小波. 石墨烯/热固性树脂复合材料的研究进展[J/OL]. 湖北理工学院学报，2016，32（05）：40-45.
[2] 周丰，武春雨. 聚氨酯复合材料的研究进展[J]. 合成树脂及塑料，2016，33（03）：97-102.
[3] 殷常乐，温绍国，王继虎，杜中燕，张露. 石墨烯/聚氨酯复合材料的研究进展[J]. 高分子通报，2016，（02）：40-55.
[4] 罗晓民，葛炳辉，李维虎，冯见艳，张鹏，曹敏. 石墨烯/聚氨酯复合功能材料研究进展[J]. 功能材料，2015，46（16）：16044-16051.
[5] 戴俊，陈焕懿，韦凌志. 聚氨酯/无机纳米复合材料研究进展[J]. 化工进展，2014，33（09）：2380-2386.
[6] 周成飞. 聚氨酯/石墨烯纳米复合材料的研究进展[J]. 上海塑料，2014，（01）：1-8.
关键词： 石墨烯；聚氨酯；复合材料；研究进展
【中图分类号】 TB332 【文献标识码】 B 【文章编号】 2236-1879（2017）14-0192-01
石墨烯主要是由单层碳原子凭借着sp2杂化的方式连接起蜂窝状的二维平面材料，拥有着巨大的比表面积，同时体现出良好的电热学性能及导热系数。良好性能和二维结构使得复合材料成为国内外争相研究的热点。聚氨酯属于分子结构中包含软段及硬段的嵌段共聚物，因此制备材料的可选范围较广，同时相对应的结构灵活多变，具体的产品性能千变万化。石墨烯和聚氨酯实现复合的材料属于一个新的尝试，是石墨烯一個迈向实际应用的研究趋势，在相对应的结构、性能等方面彰显出优异特性，在短时间内成为了功能性复合材料的研究热点。
一、石墨烯/聚氨酯复合材料的制备
石墨烯本身的性能优异，因此制备的过程所产生的成本相对低廉，在改性之后的石墨烯可以适当的采用溶液加工方式加以处理，同时适用在开发功能性聚合物复合材料中。
（一）共混法，
这种方式主要是制备石墨烯/聚氨酯复合材料，而且属于最简便的方式，通过将溶液共混、熔融共混等完成制备。共混之前，还是应该对石墨烯做好表面的处理，这样就能适当的提升复合体系中的分散性。有专家学者使用溶液共混的方式，将GO和PU进行复合，同时适当的加入少量肼进行加热处理。合理的利用还原氧化石墨烯中的含氧官能团实现与PU链端的酰胺基团形成氢键，保证rGO在体系中实现分子级的分散。经过一系列的操作，使得复合材料的弹性模量提升了21倍，相对应的拉伸强度也提升了9倍。
（二）接枝共聚法，
接枝共聚法主要是在聚氨酯分子完成了相应的聚合之后，与表面已经接受过处理的石墨烯形成相对稳定的化学键。有专家学者运用重氮化对氧化石墨烯开始展开功能化的处理，然后和异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体实现有效的接枝共聚，制备出功能化的石墨烯/聚氨酯纳米复合材料。根据相关的结果显示，石墨烯中添加的物质提高了复合材料的机械、热学等性能，伴随着f-GNP加入量的持续递增，使得复合材料的断裂伸长率和形状记忆性能有所提升。
（三）原位聚合法，
原位聚合法本身就是指聚氨酯分子在实际聚合的时候，适当的加入一些部分已经处理过的石墨烯，保证更好的与聚氨酯预聚体形成相对稳定的化学键。有专家学者主张利用异氰酸酯对氧化石墨烯改性之后通过原位聚合的方式适当的形成聚氨酯，然后实现共混制备得到高机械性能和热稳定性能的复合材料。适当的将氧化石墨烯视作一种伪交联剂，这样就能合成石墨烯/聚氨酯的纳米复合材料。根据相关结果证实，仅利用氧化石墨烯表面上的羟基和异氰酸基封端的聚氨酯发生反应制备出这样的复合材料，相较于常规方式来说，聚氨酯和热稳定性能得以强化。
经过对比上述几种方式，发现共混法操作更加简便，但是因为片层的结构石墨烯比表面积较大，亲水较差，使得复合体系无法分散均匀，以至于和聚氨酯基体之间的相互作用力显得弱，为此针对于石墨烯的表面改性及预处理等是当前的研究重点。接枝共聚法和原位聚合法可以保证石墨烯/聚氨酯形成强化学键合，石墨烯在基体中分散相对均匀时可以形成较为稳定的复合体系，体现出良好的工业前景。
二、石墨烯/聚氨酯复合材料的功能化应用
尽管石墨烯在2004年的时候被报道，但是秉承着优良的导电性、结构、透明度等，使其复合材料的诞生备受关注，石墨烯/聚氨酯复合体系对复合材料的压电性能、形状记忆功能等呈现出非常明显的效果，保证这一类材料可以在众多领域发挥出应用价值。
（一）自修复材料，
自修复材料本身就是物体在受损的情况下，可以进行自我修复的一种功能型材料，这种材料的应用领域非常广泛，涵盖了军用装备、电子产品和飞机等领域。这种材料的研发可以适当的提升产品的使用寿命，同时又能减少资源的浪费。
（二）光固化材料，
所谓的光固化材料就是在经过光线的照射之后，这种材料可以在短时间内迅速的发生物理反应或者是化学反应的高分子物质，主要是运用至涂料领域。相较于传统的自然干燥或是热固化涂料，这样的材料体现出较高的能量利用率，同时体现出无污染、成膜速度快等特点。
（三）形成记忆材料，
所谓的形成记忆材料就是在特定的条件之下可以发生变形同时又能固定形状，在外界条件相对适宜的情况下，迅速的恢复到原来的形状。这样的材料主要是实用性较强，可以减少资源的浪费，近些年已经受到了人们的广泛关注，在实际应用方面取得了较大进展。
结语
石墨烯/聚氨酯复合材料已经在UV固化、导电及电磁屏蔽等多个方面彰显出独特的性能，同时在自修复、电磁屏蔽和防紫外线等众多领域体现出应用价值。综合分析石墨烯/聚氨酯的复合材料，能够发现当前这种材料的实际应用范围相对狭窄，同时也存在着诸多的问题，面临着严峻的挑战，例如石墨烯聚氨酯的相容性，两者之间可以相互作用的本质以及复合材料性能的开发过程等，都是需要深入探讨并研究的课题。但石墨烯/聚氨酯复合材料的出现往往会让这个领域中的研究人员明确一个新的研究方向，通过对其深入的探索，可以在不久的以后，实现石墨烯/聚氨酯复合材料不同领域的重大应用。
参考文献
[1] 李胜方，胡铭宇，李琛，晏石林，杨成露，王小波. 石墨烯/热固性树脂复合材料的研究进展[J/OL]. 湖北理工学院学报，2016，32（05）：40-45.
[2] 周丰，武春雨. 聚氨酯复合材料的研究进展[J]. 合成树脂及塑料，2016，33（03）：97-102.
[3] 殷常乐，温绍国，王继虎，杜中燕，张露. 石墨烯/聚氨酯复合材料的研究进展[J]. 高分子通报，2016，（02）：40-55.
[4] 罗晓民，葛炳辉，李维虎，冯见艳，张鹏，曹敏. 石墨烯/聚氨酯复合功能材料研究进展[J]. 功能材料，2015，46（16）：16044-16051.
[5] 戴俊，陈焕懿，韦凌志. 聚氨酯/无机纳米复合材料研究进展[J]. 化工进展，2014，33（09）：2380-2386.
[6] 周成飞. 聚氨酯/石墨烯纳米复合材料的研究进展[J]. 上海塑料，2014，（01）：1-8.