大量的研究工作表明[6],石墨烯和氧化石墨烯片是高分子复合材料潜在的有效补强材料。然而问题在于,由于强范德华力的作用,使得生成的石墨烯和氧化石墨烯[7]在复合材料中严重聚合,这便限制了负荷从基体到表面薄片的传递[8]。我们先前的实验表明,石墨/环氧复合材料的失败与石墨和环氧基体之间[9]的界面剥离有关,这意味着界面质量仍不理想[10]。因此,为了获得最终的石墨烯/聚合物复合材料[11]的满意性能,应主要解决两个问题,即石墨烯的差分散/剥离,并与基质的薄弱界面粘合。
为了克服以上不足,人们开发了许多用石墨烯或氧化石墨烯片制造可用于改善聚合物基质的相容衍生品的方法。表面共价功能化通常是有效的,以优化氧化石墨烯或石墨烯片的物理和化学性能,以及促进界面应力从聚合物基体转移到表面[12]。虽然表面共价功能化的一些方法被证明是有效的,但在实际应用中应用时仍然有一些不足之处。那些经常在衍生合成中使用的复杂的合成工艺和过度的化学处理存在一些严重的局限性,如成本效益和可扩展性,甚至于石墨烯或是GO的降解[13]。
相较之下,由于高效率、低成本的特点,以及操作方便的特性,氧化石墨烯与聚合物链的共价功能化前途无量[14]。值得注意的是,接枝聚合物链能够轻易地与相应的聚合物基体混合从而改善界面环境,这样就能通过一种简单易用的方法达到聚合物基复合材料理想的增强效果[15]。例如,Lin[16]等人制备了共价键嫁接的聚乙烯混合材料通过使用伽玛氨基丙基和马来酸酐接枝的聚乙烯,其结果表明,氧化石墨烯枝接聚乙烯良好地分散在聚乙烯基质上,从而生成在地载荷下硬度和强度都显着增强的聚乙烯复合材料[17]。文献综述
最近,Cano等[18]人用聚乙烯醇共价官能化的氧化石墨烯由羧基酯化在聚乙烯醇的羟基上,氧化石墨烯/聚乙烯醇复合材料比氧化石墨烯片和纯聚乙烯醇聚合物表现出更好的机械性能[19]。但是,附加在氧化石墨烯官能团的类型取决于要被修改的本体聚合物的性质。考虑低成本和环氧树脂在工业中的广泛应用,我们认为以改进其机械和热性能为目的来探索环氧聚合物官能化是值得的。遗憾的是,据我们所知,在文献中并没有关于将环氧树脂接枝到氧化石墨烯上来改善环氧复合材料的兼容性和性能的系统研究。
1。1 石墨烯
近年来,随着人们对石墨烯科学的研究不断深入,国内外的研究者们发明了许多制造石墨烯的方法,如今制备石墨烯的主要方法有以下四种:
(1) 微机械力剥离法
Novoselov[20]等最早发明了微机械力剥离法,这种方法操作简单,通过机械方式在高温热解的石墨表面剥落石墨烯片层,并将其迅速转移至其他载体上,从而获得微米级别的石墨烯片层,虽然操作方式较为简单,但由于其可控性较低,所制得的石墨烯难以保持一致,因此不太适合用来作为大规模生产制备石墨烯的方法。