石墨烯改性抗静电材料的研究进展

第 1 期魏　鹏等．高乙烯基聚丁二烯交联四丙氟橡胶的性能研究41Properties of High Vinyl Polybutadiene Rubber Crosslinked-Tetrafluoroethylene-Propylene RubberWEI Peng，MENG Xiaoyu，ZHOU Qiong，CONG Chuanbo[Department of Materials Science and Engineering，China University of Petroleum（Beijing），Beijing　102249，China]Abstract：By using different amount of high vinyl polybutadiene（HVBR）as auxiliary crosslinking agent and dicumyl peroxide as main crosslinking agent to initate tetrafluoroethylene-propylene rubber（FEPM），the HVBR/FEPM rubber with new crosslinking structure was prepared，and its cure characteristics，mechanical properties，fracture morphology，swelling degree and thermal properties were characterized.The results showed that，the tensile strength and hardness of the blends increased and the processing safety and flow property were improved while the elongation at break decreased with the increase of HVBR amount.Its glass temperature was close to that of FEPM，and the glass temperature increased and thermal properties were improved with the increase of HVBR amount.Key words：tetrafluoroethylene-propylene rubber；high vinyl polybutadiene rubber；dicumyl peroxide；crosslinking structure一种耐热耐老化丁苯橡胶电缆料中图分类号：TQ336.4＋2 文献标志码：D由安徽蓝德集团股份有限公司申请的专利（公开号　CN 106349528A，公开日期　2017-01-25）“一种耐热耐老化丁苯橡胶电缆料”，涉及的电缆料配方为：丁苯橡胶　50～80，环氧化天然橡胶　5～15，硅橡胶　10～20，聚对苯二甲酸丁二醇酯　2～10，硅烷偶联剂KH550改性碳纳米管　3～12，十八烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土　2～10，高岭土　1～5，活性硅酸钙　3～15，氧化锌　2～5，硬脂酸　1～3，稀土化合物　1～2，增塑剂DOP　2～5，古马隆树脂　0.5～2，防老剂　2～4，硫黄　1～2，促进剂　1～2。

（ １ ． 山 东鲁泰控 股 集 团有 限公 司石 墨 烯 高分子 复合材 料研 发 中心 ， 山东 济宁 ２ ７ ２ ０ ０ ０ ；
２ ． 济 宁利特 纳 米技 术有 限责任 公 司 ， 山东 济宁 ２ ７ ２ ０ ０ ０ ）
【 关 键 词 ］Ｐ Ｖ Ｃ； 石 墨烯 ； 流变性能 ； 抗静 电 ； 力学性能 ； 母 料
Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｌ ｕ ｔ ａ ｉ Ｈｏ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｇｒ ｏ ｕ ｐ Ｃｏ ． ，Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｊ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ２ ７ ２ ０ ０ ０ ，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ．Ｊ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｌ ｅ ａ ｄ ｅ ｒ Ｎａ ｎ ｏ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｃｏ ．，Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｊ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ２ ７ ２ ０ ０ ０，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
电性能 。 目前 ， 石 墨烯 因具 有 超强 的 导 电性 能 而 成 为大 家研究 的热 点 。石 墨 烯 特有 的 杂化 结 构 使 电子 在其 中传输 时受 到 的干扰 非 常小 而不 易发 生散
应 用 。但 Ｐ Ｖ Ｃ材 料体 积 电阻很 大 ， 在使 用过 程 中易
产 生静 电 ， 存 在 潜 在危 害 。静 电荷 积 累到 一 定 程 度 后， 会 发 生静 电吸 尘 、 放电、 击 穿等 ， 导致火灾 、 爆 炸 等 事故 。若 赋予 Ｐ Ｖ Ｃ 材料抗 静 电性 能 ， 可制 成抗 静 电的板 材 、 管材 、 传送带、 设备罩等， 应 用 于化 工 、 纺 织、 半导 体 、 危 险品仓库、 电 子 及 无 线 通 讯 等 领
Байду номын сангаас
ｗｅ ｒ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ． Ｔｈｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈｅ ａ ｄ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｅ ｎ ｅ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｌ ｙ ｐ ｒ ｏ ｍｏ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｏ ｆ

Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＰＶ Ｃ ；ｇｒａｐｈｅｎｅ； ａｎｔｉｓｔａｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｂｌｅｎｄｉｎｇ ｍ ｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｃｏａｔｉｎｇ ｍ ｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｇｒａｐｈｅｎｅ／ＰＶＣ ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ ｗ ｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｂｌｅｎｄｉｎｇ ｍ ｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏａｔｉｎｇ ｍ ｏｄｉｆｉｃａ－ ｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ｇｒａｐｈｅｎｅ ａｍ ｏｕｎｔ ｏｎ ａｎｔｉｓｔａｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｗ ｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｅｄ ｔｈａｔ ｗｈｅｎ ｂｌｅｎｄｉｎｇ ｍ ｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍ ｅｔｈｏｄ ｗ ａｓ ｕｓｅｄ，ｔｈｅ ａｎｔｉｓｔａｔｉｃ ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ ｃｏｕｌｄ、ｂｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｏｎｌｙ ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｍ ｏｒｅ ｔｈａｎ ４ ｐａｒｔｓ ｇｒａｐｈｅｎｅ，ｓｏ ｔｈｅ ｃｏｓｔ ｗ ａｓ ｈｉｇｈ， ａｎｄ ｉｔ ｗ ａｓ ｈａｒｍ ｆｕｌ ｔｏ ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍ ａｔｅｒｉ－ ａｌｓ． Ｗ ｈｅｎ ｃｏａｔｉｎｇ ｍ ｏｄｉｆ ｉｃａｔｉｏｎ ｍ ｅｔｈｏｄ ｗ ａｓ ｕｓｅｄ，ｔｈｅ ａｎｔｉｓｔａｔｉｃ ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｏｎ－ ｌｙ ｈｔｄｅ ｇｒａｐｈｅｎｅ， ａｎｄ ｔｈｅ ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｒｅｔａｉｎｅｄ．
ＰＶＣ 材料 具 有 较 高 的力 学性 能 、良好 的耐 化 学 腐蚀 性和 阻燃 性 能 等 特性 ，且 价格 低 廉 ，在 工业 生产 中得 以 广 泛应 用 。但 ＰＶＣ 材料 表 面 电 阻 高 （１Ｏ”～ １０”ｎ），导 电能 力 差 ，表 面 极 易 因摩 擦 而 积 聚 静 电 荷 ，当静 电荷 积 聚 到一定 程 度 时便 发 生 火 花 放 电 ，进 而导 致可燃 气体 的燃烧 、爆 炸等 危 险。如果 通 过改 性 使 ＰＶＣ材料 具 有 抗静 电性 能 ，那 么在 煤 矿 、石 油 、化 工 、纺织 、危 险 品仓 库 、电 子及 无 线 通 信 、半 导 体 工 业 等领 域就 可 用 ＰＶＣ 材料 来 生产 板材 、管 材 、传送 带 、 设 备罩 等制 品 ，进 一步拓 宽 ＰＶＣ 材料 的应用领 域 。

—115—《装备维修技术》2021年第5期1 石墨烯的制备方法1.1 氧化还原法氧化还原法主要是利用强氧化剂和强酸对石墨实施氧化处理，从而在石墨的表面形成环氧、羟基以及羧基等多种含氧基团，进一步降低手摸层间的相互作用，增大石墨层间距离，制备出氧化石墨烯，其实也就是人们常说的GO ，之后再利用相应的化学方法或者高温作用还原GO ，将其表面附着的含氧基团去除，最终得到我们所需要的石墨烯。

这种制备方法具体操作过程中，由于GO 表面存在大量的含氧基团，其中中央区域分布最多的是环氧基团和羟基基团，羧基基团主要分布在GO 的边缘区域。

采用氧化还原法制备石墨烯，由于无法彻底消除各类含氧基团，造成最终制备的石墨烯存在一定的缺陷，但最大的优势就是制备成本低且操作简便，所以还是存在较为广阔的应用前景［1］。

1.2 GO 的还原GO 还原法包含了溶液热还原法、热还原法以及化学还原法三种。

下面就这三种制备方式进行简要论述。

首先，溶液热还原法具体操作步骤：先将GO 均匀分散在溶液当中，然后对溶液进行加热处理，在此环境下可以促使GO 表面的含氧基团去除干净，同时也可以在一定程度上抑制石墨烯片层的重新堆叠。

相关学者研究表明，将GO 水悬浮液放置到180摄氏度的热反应器当中，静置六个小时之后可以得到纯度比较高的石墨烯。

而且通常情况下溶液的极性越大，GO 还原处理就越容易。

其次是热还原法，这种还原方式是在惰性气体保护环境下，将GO 温度升到230摄氏度，这样便能够有效去除GO 表面的含氧基团，由于是高温去除所以被人们称作热还原。

可是在热还原处理中会造成石墨烯片层的重新堆积，所以最终得到的通常为石墨结构，而不是预期的石墨烯结构。

只有GO 升温非常迅速情况下才有可能获得石墨烯结构［2］。

再次，化学还原法是利用一些强还原剂对GO 实施还原处理，采取这种方法可以获得质量比较好的石墨烯。

我国目前最常采用的强还原剂主要为水合肼。

研究发现，利用水合肼还原得到的石墨烯的电导性可以达到2420S/m ，通过对还原时间、温度和水合肼含量的调控实现了对GO 的可控还原。

石墨烯在聚合物改性中的研究进展
石墨烯是一种由碳原子组成的二维薄片材料，具有极高的导热性、高强度和优异的电
子特性。

石墨烯被广泛应用于聚合物材料的改性中。

石墨烯与聚合物的结合可以通过物理混合、化学修饰或共聚合等方法实现。

物理混合
是最简单的方法，通过将石墨烯纳入聚合物基体中，可以显著改善聚合物的导热性能。

物
理混合的方法存在石墨烯分散性差、聚合物基体与石墨烯之间相互作用弱等问题，限制了
其应用。

石墨烯在聚合物改性中的应用有着广泛的研究领域。

石墨烯可以用于改善聚合物的导
热性、机械性能和电学性能。

将石墨烯引入聚合物基体中可以显著提高聚合物的导热性能，用于制备高导热性材料。

石墨烯还可以提高聚合物材料的强度和刚性，用于制备高强度材料。

石墨烯在聚合物改性中还可以应用于电学和光学领域。

石墨烯具有优异的电导率和光
学透明性，可以用于制备导电聚合物材料和柔性光电器件。

石墨烯可以用于制备导电聚合
物复合材料，用于制备柔性传感器和导电薄膜等。

虽然石墨烯在聚合物改性中具有广阔的应用前景，但目前仍存在一些挑战。

石墨烯的
制备方法需要进一步完善，以提高石墨烯的质量和纯度。

石墨烯与聚合物之间的相互作用
机制还需要进一步研究，以优化石墨烯与聚合物的结合方式。

石墨烯的成本也是一个问题，需要进一步降低成本，以便大规模应用。

石墨烯在聚合物改性中的研究进展石墨烯是一种由碳原子组成的二维材料，具有出色的导电性、热导性和机械性能，被广泛应用于诸多领域。

在聚合物改性中，石墨烯以其独特的性质对聚合物的性能进行改善。

对于增强剂的使用，石墨烯的高比表面积和独特的结构使得其与聚合物之间形成了良好的相互作用，能够有效地提高聚合物的力学强度、导电性和热导性。

石墨烯增强的聚合物复合材料在航空航天、汽车制造和电子器件等领域具有广泛的应用前景。

研究发现，适当控制石墨烯的添加量和分散度可以获得最佳的增强效果。

将石墨烯与其他纳米填料如碳纳米管和金属氧化物纳米颗粒结合使用，能够显著改善聚合物的性能。

针对石墨烯的表面修饰及与聚合物的共混，可以进一步提高复合材料的性能。

石墨烯的表面修饰包括化学修饰和物理修饰两种形式。

化学修饰主要通过在石墨烯表面引入各种官能团，如羟基、羧基和酰基等，以增强其与聚合物的相容性和分散性。

物理修饰则是通过等离子体处理、溶致剂法或表面修饰剂的加入，改变石墨烯的形貌和表面性质。

还可以将石墨烯与聚合物进行共聚或交联反应，以实现更好的相容性和界面结合。

聚合物改性中石墨烯的加入不仅可以提高聚合物的力学性能，还能够显著改善其导电性和热导性。

研究表明，石墨烯与聚合物复合材料的导电性能与其导电路径的形成有关，而石墨烯的高导电性和二维结构使其成为理想的导电路径。

石墨烯的高热导性和二维结构也能够显著提高聚合物的热导性能，有助于聚合物在高温环境下的稳定性和传热性能。

石墨烯在聚合物改性中具有广阔的应用前景。

研究表明，通过控制石墨烯的添加量、分散度和表面修饰等参数，可以有效提高聚合物的力学性能、导电性能和热导性能。

目前仍存在一些挑战，如如何实现石墨烯的大规模合成和控制复合材料的成本等问题，需要进一步的研究和探索。

石墨烯改性抗静电材料的研究进展石墨烯（Graphene）是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有优异的导电性、热导性和力学性能等特点。

由于其独特的结构和性质，石墨烯被广泛研究和应用于各个领域。

石墨烯改性抗静电材料的研究也引起了研究者们的广泛兴趣。

静电是指物体表面带电现象。

在某些场合，静电的积累和释放可能对设备和人身安全造成威胁。

研究和开发抗静电材料对于解决静电问题具有重要意义。

传统的抗静电材料通常通过加入导电填料（如金属粉末或导电聚合物）来改善材料的导电性，但这往往会影响材料的力学性能和透明性。

相比之下，石墨烯是一种天然的导电材料，并且具有优异的力学性能和透明度。

利用石墨烯改性抗静电材料可以克服传统抗静电材料的局限性，并发挥出更好的性能。

1. 石墨烯复合材料：研究者们通过将石墨烯与其他导电填料（如碳纳米管、金属粉末等）复合，制备出具有更好导电性能的材料。

石墨烯的高导电性可以提高材料的导电性，从而有效地抑制静电积累。

2. 石墨烯基静电耗散材料：石墨烯具有低电阻率和高比表面积的特点，可以有效地增强材料的静电耗散能力。

研究表明，将石墨烯纳入静电散控材料中可以显著提高其静电耗散速率和效果。

3. 石墨烯涂层技术：通过在材料表面涂覆一层薄的石墨烯膜，可以有效地改善材料的导电性能和抗静电性能。

这种石墨烯涂层技术具有简单、便捷、经济的特点，广泛应用于塑料、玻璃等材料的抗静电改性。

4. 石墨烯纤维和纺织品：石墨烯纤维和纺织品具有优异的导电性能和抗静电性能，可以应用于电磁屏蔽、静电消散等领域。

石墨烯还具有一些其他的特点，如超高比表面积、高机械强度、出色的热导性能等，这些特性使得石墨烯在电子器件、能源存储、催化剂等领域具有广泛的应用前景。

石墨烯改性抗静电材料的研究不仅可以解决静电问题，还可以探索其在其他领域的应用。

石墨烯改性抗静电材料研究取得了显著的进展，不仅拓展了抗静电材料的应用范围，还为静电问题的解决提供了新思路。

石墨烯改性纺织品研究进展作者：程飞阳祝国成来源：《现代纺织技术》2021年第04期摘要：石墨烯作为一种新型纳米材料，能赋予纤维及织物良好的抗静电、防紫外、抗菌抑菌、电磁屏蔽、耐热、耐磨等性能，在功能性纤维与面料以及智能纺织品领域有着广阔的应用前景，已经成为未来纺织品发展的一大趋势。

为了更好的选择石墨烯改性的方法与工艺，从而获得性能更优的功能与智能纺织品，主要分析了石墨烯在纤维、纱线和织物改性中的多种不同方法，包括共聚法、直接喂食法、涂层法、层层自组装法、原位还原法、复配液整理法、电化学沉积法、电泳沉积法等，并探讨了不同方法的优缺点与应用环境。

关键词：石墨烯;纤维;纱线;纺织品;改性方法中图分类号： TS151文献标志码：A文章编号：1009-265X（2021）04-0107-08Abstract： Graphene as a new type of nanomaterial can give fibers and fabrics excellent performance of anti-static electricity， ultraviolet， bacteria resistance， electromagnetic shielding，heat resistance and wear resistance. It has a broad application prospect in functional fibers， fabrics and smart textiles， and becomes a major trend of future textiles. In order to better select the graphene modification method and process for better functional and intelligent textiles， the methods of graphene modification in fibers， yarns and fabrics were analyzed， including copolymerization，direct feeding method， coating method， layer-by-layer self-assembly method， in-situ reduction method， compound liquid finishing method， electrochemical deposition method， and electrophoretic deposition method. Meanwhile， the advantages， disadvantages and application environments were discussed.Key words： graphene; fiber; yarn; textile; modification method石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，是由英国曼彻斯特大学的两位教授Andre Geim和Konstantin Novoselov于2004年利用微机械剥离法首次制得[1]。

石墨烯在聚合物改性中的研究进展
石墨烯是由碳原子构成的单层二维晶体，在高强度、高导电性、高导热性和优异的光学性质等方面具有独特的性能。

因此，石墨烯在许多领域中都具有广泛的应用前景，其中包括聚合物材料改性。

首先，石墨烯在聚合物材料中具有很好的增强效果。

在复合材料中，将石墨烯与聚合物基体混合后，可以使材料的力学性能（如拉伸强度、弹性模量和断裂韧性）、导电性能和热学性能等得到提升。

例如，吕毅等研究人员使用热熔混合法将石墨烯掺入聚丙烯（PP）中，表明石墨烯的添加可以显著增强PP的力学性能和热学性能。

另一方面，石墨烯的导电性和热传导性能使得其被广泛应用于导电聚合物复合材料中。

其次，石墨烯的表面修饰和功能化可以增强其与聚合物基体的结合。

石墨烯的表面修饰可以通过在其表面引入功能基团来实现，这些功能基团能够增强石墨烯与聚合物基体之间的相互作用力，从而提高材料的界面结合强度，进一步增强材料的性能。

例如，Zhao等研究人员通过化学修饰石墨烯表面上的羟基，使其与聚乙烯醇（PVA）中的羧基形成氢键，有效提高了PVA与石墨烯的界面粘附强度。

除了在聚合物基复合材料中的应用外，石墨烯还可以用于聚合物导电膜、聚合物光催化和聚合物传感器等领域的改性方面。

例如，在聚合物导电膜中，石墨烯被广泛应用于制备基于聚苯胺（PANI）的导电膜，具有优异的导电性能和稳定性。

在聚合物光催化方面，利用石墨烯的光学性质和催化性质，可以制备出高效的聚合物光催化材料。

在聚合物传感器方面，石墨烯可以作为具有高灵敏度和选择性的传感元件来识别环境中的目标分子。

石墨烯在聚合物改性中的研究进展石墨烯是由碳原子以sp2杂化构成的二维平面晶体结构，具有高的导电性、热导率和机械性能，因此在聚合物改性中具有广泛的应用前景。

石墨烯可以通过与聚合物基体的物理混合、化学修饰或直接合成等方式引入聚合物中，从而实现对聚合物性能的调控、增强，扩展了聚合物的应用领域。

一种常见的方法是将石墨烯与聚合物基体进行物理混合。

石墨烯具有高的比表面积和亲水性，能够与聚合物基体形成均匀分散的复合材料。

石墨烯可以通过机械剥离、液相剥离、化学剥离等方法制备成片状、纳米片状、纳米带状等不同形态的石墨烯，并与聚合物基体进行物理混合。

石墨烯可以增加聚合物的导电性和热导率，从而提高聚合物的导电与导热性能。

石墨烯与聚合物EPS形成的复合材料在导电性、抗静电性、电磁屏蔽性等方面具有优异性能。

石墨烯还可以改善聚合物的力学性能。

由于石墨烯具有纳米级结构和高的比表面积，能够增加聚合物的界面相互作用，提高复合材料的强度、刚度和断裂韧性。

另一种方法是通过化学修饰的方式将石墨烯引入聚合物中。

石墨烯的表面含有大量的羟基、羰基等官能团，可与聚合物基体发生化学反应。

通过改变官能团的类型和含量，可以实现对石墨烯与聚合物基体之间相互作用的调控。

通过在石墨烯表面修饰含有活性基团的分子，使石墨烯与聚合物基体之间形成共价键，增强它们之间的相互作用。

石墨烯化学修饰后的复合材料具有更好的分散性、界面结合性和光学性能。

石墨烯还可以通过与功能化聚合物共混形成复合材料，从而实现对聚合物的功能化改性。

通过与石墨烯共混的聚合物复合材料可以实现对气体分离、光催化、荧光传感等性能的调控。

还可以通过直接合成方法将石墨烯引入聚合物中。

直接合成的方法包括化学气相沉积、电化学合成、热解法等。

通过直接合成可以获得高度纯净、大面积的石墨烯，从而提高复合材料的性能。

在聚合物基体表面制备石墨烯纳米复合薄膜，可以增强聚合物的光学透明性、机械强度和耐磨性。

石墨烯在聚合物改性中的研究进展表明，通过不同的引入方式可以实现对聚合物性能的调控和增强。