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材料与应用 康永·CS/GO 复合材料性能及其表征

CS/GO 复合材料性能及其表征

康永
( 榆林市瀚霆化工技术开发有限公司，陕西 榆林 718100)

摘要 ： 采用液相法制备石墨烯 / 壳聚糖复合材料，将石墨烯按不同比例加入到百分比为 2%( 质量分数 ) 的壳聚糖醋酸溶液中，
用磁力搅拌 6 h 后再用超声处理 20 min，使氧化石墨烯分散均匀，脱泡，将混合液倒在器皿内放在鼓风机中室温下烘干，即可得
到比例为石墨烯含量为 0.5%，1%，2%，3%，4%( 质量分数 ) 氧化石墨烯 / 壳聚糖纳米复合材料膜。利用做好的复合材料膜样品
进行 TG、红外、DSC、XRD、力学性能测试。结果表明 ：石墨烯加入到壳聚糖中表现出复合材料的热稳定性明显提高。其符合
材料的熔点相对于纯 CS 也有明显提高。随着石墨烯的逐渐加入，CS/GO 复合材料 T g 也会增加。与纯壳聚糖和氧化石墨烯相比，
在壳聚糖 / 氧化石墨烯纳米复合材料的光谱中，在 1 550 cm -1 处的—NH 2 吸收振动和在 1 730 cm -1 处的属于羧基的 C=O 伸缩振
动两个峰都消失。石墨烯通过超声波处理，彻底剥离，形成单片层的石墨烯，在壳聚糖基体中分散良好。随着石墨烯含量的增加，
CS/GO 复合材料的杨氏模量和拉伸强度有明显的改善。但另一方面，在一定程度上使复合材料的断裂伸长率和韧性降低。
关键词 ： 石墨烯 ；液相法 ；复合材料 ；力学性能
中图分类号 ： TQ332 文章编号 ： 1009-797X(2019)04-0045-05
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2019.04.008

完美的石墨烯具有理想的二维晶体结构，它是由 1 实验部分
六边形晶格组成，可以看作是被剥离的石墨单片层， 1.1 实验原料
每个碳原子通过 π 键与其他三个碳原子紧密相连，C— 实验原料见表 1。
C 键使得石墨烯单片层具有优异的结构刚性 [1~3] 。碳原 表 1 实验原料
子有四个价电子，每个碳原子都贡献一个未成键的 π 名 称 纯度 生产厂家
石墨烯 化学纯 南京大学
电子，这些电子与平面成垂直的方向可形成 π 轨道，π 壳聚糖 化学纯 国药集团
冰醋酸 分析纯 天津市化学试剂厂
电子可在晶体中自由移动，从而赋予石墨烯良好的导
纯净水 / 自制
电性 [4~6] 。它是已知材料中最薄的一种，质料非常牢
1.2 实验仪器
固坚硬，在室温状况，传递电子的速度比已知导体都
实验主要仪器见表 2。
快。近年来，Ruoff 等用化学方法相继研制出石墨烯 /
表 2 实验仪器
聚合物导电纳米聚合物导电纳米复合材料和无支撑的
名称 型号 生产厂家
氧化石墨烯纸，掀起了氧化石墨烯应用的热潮。 TG-DSC 同步热分析仪 STA 449C 德国耐驰仪器制造有限公司
傅里叶变换红外光谱仪 NEXUS-670 美国 NICOLET 公司
壳聚糖 (chitosan) 是有自然界广泛存在的几丁质
X- 射线衍射 H10KS 台湾高铁科技股份有限公司
(chitin) 经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡糖糖 超声仪 CKY 杭州仪器设备厂
万能力学测试仪 YBK-5 台州高德设备有限公司
胺(1-4)-2-氨基-B-D 葡糖糖。壳聚糖和碳纳米粒
子复合材料的研究引起人们广泛的关注，如碳纳米管 1.3 实验步骤
等，主要用于设计各种各样的生物电化学装置 ( 如电 1.3.1 实验前准备
化学传感器和生物传感器等 ) [7~8] ，以改善这些电化学 50 mL 和 20 mL 量筒各一支、 200 mL 烧杯一个、
装置的生物活性和光电等性能。此外，壳聚糖碳纳米 玻璃棒一支、广口瓶一个、滤纸一张，将以上容器用
粒子复合材料也可以应用在抗菌纤维、基因治疗及药 蒸馏水清洗后放烘箱烘干，备用。
物释放等方面 [9] 。 1.3.2 溶液配制
本课题采用液相法制备石墨烯 / 壳聚糖复合材料， 用 4 g CS、4 mL 冰醋酸、200 mL 蒸馏水配置成
并探讨石墨烯 / 壳聚糖复合材料的力学性能、热性能
作者简介 ：康永 (1983-)，男，工程师，现从事复合材料
和阻隔性能等。 研究工作。
收稿日期 ：2018-05-25

年
2019 第 45 卷 ·45·