石墨烯（graphene）是近幾年來發展起來的一種新型二維無機納米材料，自從其發現以來，石墨烯在化學、物理、材料、電子等各個領域顯示了廣闊的應用前景。尤其是它極高的機械強度，出色的導電和導熱性能，以及豐富的來源（石墨），使其能作為一種理想的無機納米填料來制備聚合物復合材料。但是目前為止，石墨烯材料的大規模制備，以及如何將石墨烯均勻地分散到聚合物基體中并且優化石墨烯與聚合物基體之間的界面作用力一直是科學界及工業界尚待解決的難題。本學位論文圍繞著這些問題，運用了多種新穎的方法實現了對石墨烯以及功能化石墨烯材料的合成，并制備了多種高性能的石墨烯/聚合物復合材料，這些材料在航空、運輸、生物醫藥等方面具有潛在的應用價值。超級銅具有優異的高頻性能，強磁場下交流（頻率約1MHz）等效電阻，相比純銅低20%以上。河北導熱石墨烯復合材料產品介紹

數量的上升，防腐蝕的重要性也越來越突出。據相關統計數據顯示，在世界范圍內每年因為腐蝕造成的經濟損失在7000億美元以上，我國每年因為腐蝕帶來的經濟損失也在8000億元人民幣以上。由此可以看出防腐蝕的重要性。而石墨烯作為一種新型的材料，在防腐蝕性能上表現較為優異，也常常被用作防腐橡膠。當前較為常見的應用是在環氧防腐橡膠中添加適量的石墨烯，制作成為一種新的防腐橡膠。其表現出來的性能不僅具有傳統環氧防腐橡膠中的陰極保護作用，而且在耐水性、耐硬度等方面更高，使得**終表現出來的防腐蝕性能遠超出傳統的防腐橡膠。北京合成石墨烯復合材料銷售廠高導電石墨烯銅復合材料的電導率可以達到108-118 % IACS，高于單晶銅和銀的電導率。

石墨烯表面呈惰性，不含任何活性基團，所以與聚合物基體之間的作用力非常小，同時對加工處理也造成了一定的困難。而氧化石墨烯表面由于大量的親水基團，因此與大多數非水溶性的聚合物也會發生不相容的情況。因此，對石墨烯以及氧化石墨烯進行表面改性是制備聚合物/石墨烯復合材料過程中經常會采用的一個步驟。由于氧化石墨烯表面含有豐富的羧基、羥基以及環氧等基團，可以通過多種化學反應以這些活性基團為反應點對石墨烯進行改性，因此利用氧化石墨烯為前驅體制備共價改性石墨烯是目前**常用的一種方法。

制備聚合物/石墨烯納米復合材料**關鍵的一步是將石墨烯分散到聚合物基體之中。好的分散狀態能保證石墨烯與聚合物基體的接觸界面比較大化，從而影響到整個復合材料的性能。因此，科學家們付出了大量的努力，以求將改性或者未改性的石墨烯均勻分散到聚合物基體之中，并且取得了一定的成果。到目前為止，大多數復合材料主要采用了以下三種方法來制備：一、溶液共混法；二、原位聚合法；三、熔融共混法[148]。值得一提的是，由于氧化石墨烯還原法是目前***能大規模制備石墨烯的方法，而制備復合材料通常需要大量的石墨烯原料，所以制備復合材料使用的基本上為改性或還原的氧化石墨烯。玻纖增強復合材料戶外使用具有超長耐候性。

對氧化石墨烯的化學還原早在1962年就有過文獻報道，Boehm等人發現片層氧化石墨能在堿性，水合肼，硫化氫或二價鐵離子的條件下還原成只含少量H和O的碳納米片層[49]。2007年，Ruoff等人系統的研究了水合肼對氧化石墨烯的還原，他們先將氧化石墨在水中進行超聲剝離得到穩定分散的氧化石墨烯水溶液，再加入水合肼，并在80°C左右回流，發現隨著反應的進行，許多黑色固體顆粒從溶液體系中沉淀下來。說明隨著含氧基團的離去，石墨烯片層間的π-π共軛作用增強致使石墨烯在水中發生了不可逆的團聚[89]。這種團聚現象可以通過對氧化石墨烯的表面修飾得到控制，比如，Ruoff等人在氧化石墨烯水溶液中加入聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）后再進行還原，由于PSS與石墨烯的非共價作用，抑制了石墨烯的團聚，得到了穩定的單層石墨烯溶液[90]。隨后，各種表面活性劑[91]，共軛聚合物[92,93]，共軛小分子[94,95]等也被用來非共價修飾還原石墨烯。還原氧化石墨烯之前對之進行共價改性也能抑制石墨烯的團聚，如Ruoff等人先用異氰酸苯酯對氧化石墨烯改性，再用二甲肼還原，同樣得到穩定的石墨烯溶液[96]。用聚合物對氧化石墨烯進行共價改性后再還原也是目前常用的制備可溶性石墨烯的方法。常州第六元素擁有氧化石墨的高效純化技術。河北導熱石墨烯復合材料產品介紹

導熱型石墨烯，外觀為黑色粉末。河北導熱石墨烯復合材料產品介紹

利用原位聚合法制備了氧化石墨烯/聚乙烯導電復合材料，結果發現當石墨烯含量為2wt.%時，復合材料的導電率達到比較高2.9x10-2s/cm，作者認為氧化石墨烯在基體中分散性較好且形成了有效的導電網絡。用格氏試劑將GO表面的羥基、環氧基和羧基格氏化，然后與TiCl4反應可制備Ziegler-Natta催化劑。利用改性過的催化劑，原位催化丙烯在GO表面聚合可生成聚丙烯-g-GO（PP-g-GO）復合材料11。該復合材料在PP樹脂中可均勻分散，減少了GO在PP中的團聚。PP-g-GO在高溫（190°C）加工過程中，GO被初步還原，從而提高了復合材料的導電性。通過這種原位聚合的方式，1.52wt.%的GO添加量即可使復合材料達到導靜電的水平（10-6S/m）。河北導熱石墨烯復合材料產品介紹