Page 106 - 《橡塑技术与装备》2022年4期

橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

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式得到 1 mg mL 的 GO/DMSO 分散液。
1.2.3 ANFs/RGO 复合薄膜的制备
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首先，将 1 mg mL 的 GO/DMSO 分散液加入到
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1 mg mL ANF/DMSO 分散液中，充分搅拌 1 h，设
定水浴温度 80 ℃ ；然后，当温度升至 80 ℃时，向所
得分散液中加入一定量的去离子水 ( 每 1 mg ANFs 加
入 1 mL 去离子水 )，继续搅拌 2 h，使 ANFs 重新质
子化 ；然后，采用真空辅助抽滤法将分散液抽滤成膜，
用水洗涤 3 次，80 ℃下真空干燥 72 h 得到 ANFs/GO
复合薄膜 ；最后，将 ANFs/GO 复合薄膜浸泡在 HI 溶
液中 10 h，再用乙醇反复洗涤，去除残留 HI，得到
ANFs/RGO 复合薄膜。其中，混合物中的总固体质量
图 1 RGO 和 nA-RGO 薄膜的电导率
保持为 24 mg，因此可以得到一系列不同 ANFs 含量
比， nA-RGO 复合薄膜的力学性能均有较大程度提升。
的 ANFs/RGO 复合薄膜，命名为 nA-RGO (n 代表
ANFs 的质量分数 )。 当 ANFs 含量为 25%（质量分数）时，25A-RGO 复
合薄膜的拉伸强度和杨氏模量均达到峰值，分别为
1.3 分析与测试
（1）四探针仪分析。 用吉利时生产的 Keithley 184.5±6.0 MPa 和 6.2±0.4 GPa，是 RGO 薄膜的 2.3
和 2.8 倍。 这归因于石墨烯纳米片与 ANFs 之间的氢
2400 测量复合薄膜的电导率。
键和 π-π 相互作用，这些相互作用有利于拉伸过程
（2）力学性能测试。 用深圳新三思公司生产的
中应力的有效转移。当 ANFs 含量达到 50%（质量分
CMT-4254 型万能拉伸试验机测试，样条为矩型试样，
样条长 30 mm，宽 3 mm，标距 10 mm，拉伸速率为 0.5 数）时，50A-RGO 复合薄膜的拉伸强度和模量均下
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mm min ，拉伸数据取 5 次平行试验的平均值。 降，这是因为过量的 ANFs 增加了石墨烯纳米片间的
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距离，导致复合薄膜的致密性降低，力学性能下降。
2 结果与讨论 从图 2(d) 可以看出，随着 ANFs 含量的增加，复合薄
2.1 nA-RGO 复合薄膜的电导率 膜的韧度不断增加，这也反映了 ANFs 对复合薄膜力
学性能的贡献。
图 1 显示了 RGO 和 nA-RGO 薄膜的电导率。纯
RGO 薄膜导电率最高，为 5 000 S m 。随着 ANFs
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含量的增加，nA-RGO 复合薄膜的电导率逐渐降低，
10A-RGO 和 25A-RGO 复合薄膜的电导率分别降低
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到 3 333 和 1 667 S m 。这是因为 ANFs 是电绝缘性
材料。而当 ANFs 含量增加到 50% 时，50A-RGO 电
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导率急剧下降到 143 S m ，这是因为过量的 ANFs 会
在复合薄膜中形成大量的电绝缘区域。
2.2 nA-RGO 复合薄膜的力学性能
图 2(a)为 RGO、ANFs 和 nA-RGO 薄膜的应
力 - 应变曲线，对应的拉伸强度、杨氏模量和韧性的
变化趋势如图 2(b)~(d) 所示。从图 2(b)和 2(c) 中可以
看 出，ANFs 薄膜的拉伸强度为 220.0±8.2 MPa，杨
3 结论
氏模量为 7.5±0.2 GPa。而 RGO 薄膜的拉伸强度仅
本文采用真空辅助抽滤和氢碘酸还原的方式制备
为 79.0±2.4 MPa，杨氏模量为 2.2±0.1 GPa [13, 14] ，这
了 ANFs/RGO 复合薄膜，并探究了 ANFs 对复合薄
是因为石墨烯纳米间的不可逆堆积。与 RGO 薄膜相
膜导电性能和力学性能的影响。结果表明，复合薄膜

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·48· 第 48 卷 第 期