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橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS)
含量为 2%( 质量分数 )CS 溶液，首先将磁石放入广口 对应度与热失重所显示分解温度保持一致，在 250℃
瓶在磁力搅拌器上搅拌 30 min，使其部分溶解，然后 左右时壳聚糖发生分解反应，脱掉了乙酰基。
用 60℃的水浴加热使其充分溶解、约 3 h。最后在放 图 1 所 示 是 在 60~350 ℃ 下 壳 聚 糖 和 复 合 材 料 的
回磁力搅拌器上搅拌，使其更均匀。 TGA 曲线，与壳聚糖相比，复合材料热失重曲线向高
1.3.3 石墨烯溶液的制备 温方向偏移，并且热分解速率明显降低，但在开始阶
称取 50 mg 氧化石墨烯溶解于 50 mL 蒸馏水中， 段有少量失重。还可以看出，复合材料的最大热分解
超声处理 45 min。 速率对应的温度为 275℃，比壳聚糖的 250℃提高了
1.3.4 CS/GO 溶液的制备 25℃，表现出复合材料的热稳定性明显提高。复合材
将上述制备的氧化石墨烯溶液根据不同复合材料 料热稳定性提高的主要原因是 ：一方面，在壳聚糖基
配比加入壳聚糖溶液中，用磁力搅拌 6 h 后再用超声 体中分散的石墨烯片层对壳聚糖分子链的活动性有明
处理 20 min 后，静止一段时间后，使气泡消失，然后 显的限制作用，使壳聚糖分子链在受热分解时比完全
进行两次抽真空，使氧化石墨烯分散均匀，脱泡，将 自由的分子链具有更高的分解温度 [10~12] ；另一方面，
混合液倒在器皿内放在鼓风机中室温下烘干，即可得 石墨烯与壳聚糖分子间存在较强的相互作用，并在体
到氧化石墨烯 / 壳聚糖纳米复合材料膜。 系中充当物理交联点，在一定程度上抑制了壳聚糖的
分解，提高了体系的耐热性 ；此外，复合材料中表层
2 实验结果与讨论 的石墨烯片层能很好地阻隔内部因壳聚糖分子链热分
2.1 不同百分比重的 CS/GO 复合材料之间 解而产生的小分子的迁移 [13~14] ，从而延缓壳聚糖分子
热稳定性 的分解，提高了壳聚糖的热稳定性。
比例为石墨烯含量为 0.5%， 1%， 2%， 3%， 4%(质 2.2 不同百分比重的 CS/GO 复合材料之间
量分数 ) 石墨烯 / 壳聚糖纳米复合材料膜热稳定性曲 熔点
线如图 1 所示。 比例为石墨烯含量为 0.5%， 1%， 2%， 3%， 4%(质
量分数 ) 石墨烯 / 壳聚糖纳米复合材料膜熔点曲线如
图 2 示。
图 1 CS/GO 复合材料随百分比不同的热稳定性曲线
由图 1 壳聚糖和其复合材料的热分解分为 3 个阶
图 2 不同百分比重的 CS/GO 复合材料之间熔点
段 ：先是失去样品中的水，这个阶段与分子结构没有
由图 2 所示，石墨烯含量为 0.5%，1%，2%，3%，
关系 ；接着是进行热分解，在这里进行了分子链的降
4%( 质量分数 ) 石墨烯 / 壳聚糖纳米复合材料膜熔点
解 ；最后趋于稳定，而且 250℃时曲线上出现一个强
不同，其复合材料相对纯壳聚糖的熔点有明显的增加，
的放热峰，说明 250℃附近壳聚糖可能发生了分解反
这是由于复合材料中表层的石墨烯片层能很好地阻隔
应。并在 250℃时，壳聚糖的失重率最大。在壳聚糖
内部因壳聚糖分子链热分解而产生的小分子的迁移，
分子中，乙酰基所占的比重比其他侧基都要大，另外
从而延缓壳聚糖分子的分解，提高了壳聚糖的热稳定
由于乙酰基上羰基的存在，使 C—N 键上电子云偏向
性 [15] 。2% 的 CS/GO 复合材料增加不明显，是由于样
C 的方向，所以，综合 TG 分析结果，放热峰的峰顶
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·46· 第 45 卷 第 期
