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石墨烯(GE)独特的单原子层结构决定了它独特的性质,如极高的强度,极高的导热导电性能,极大的比表面积,高阻隔性等。这样一种材料将给很多产业和技术带来变革。实验围绕着石墨烯的制备、改性以及其在复合材料中的应用展开。第一部分研究了石墨烯和新型改性石墨烯的制备:在单宁(TA)辅助液相剥离的石墨烯表面接枝长烷基链,并且比较了改性前后石墨烯对天然橡胶复合材料性能的影响。实验首先采用TA作为石墨烯液相剥离的分散助剂,制备了稳定性好、品质高的石墨烯(TGE)。随后利用曼尼希反应成功地在单宁的活性位点接枝十八烷胺,得到NTGE。结果表明,NTGE比TGE有更好的补强效果,加入1份NTGE,拉伸强度和撕裂强度最优,分别比纯NR提高33%和20%,比TGE橡胶复合材料提高9%和4%。加入1.5份NTGE的天然橡胶复合材料耐磨性比纯NR提高27%。第二部分研究了一种新型石墨烯基聚磷酸铵(APP)协效阻燃剂:制备石墨烯基TA-Fe(Ⅲ)络合物胶囊化聚磷酸铵协效阻燃剂,并研究了新型阻燃剂对天然橡胶力学和阻燃性能的影响。实验基于单宁(TA)与石墨烯、APP表面的物理吸附作用以及TA与Fe(Ⅲ)的螯合作用,得到TA-Fe(Ⅲ)络合物胶囊化APP,并实现APP与GE的紧密结合,得到石墨烯基TA-Fe(Ⅲ)络合物胶囊化聚磷酸铵协效阻燃剂(MGAPP)。实验比较了胶囊化前后的APP对天然橡胶复合材料力学和阻燃性能的影响。结果表明MGAPP/NR比APP/NR表现出更好的阻燃效果,LOI达到27%,UL-94达到V-1等级,成炭量明显增多,MGAPP/NR的pHRR最低,THR值最低。更突出的优势是MGAPP/NR的拉伸、撕裂强度与纯NR相比明显提高,分别提高18%和17%,而APP/NR力学性能明显降低,说明MGAPP提高了APP与天然橡胶的相容性。第三部分研究了新型氧化石墨烯基9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)协效阻燃剂,并采用表面涂层的工艺方法实现对可发性聚苯乙烯(EPS)的阻燃。实验利用KH550与DOPO之间的曼尼希反应得到偶联剂改性DOPO(KDOPO),再通过硅烷化反应,将KDOPO接枝到氧化石墨烯上,得到DOPO改性的氧化石墨烯(DGO)。随后将DGO与酚醛环氧树脂结合形成阻燃涂料,涂覆于可发性聚苯乙烯泡沫(EPS)发泡板材表面,得到阻燃EPS泡沫板材。结果表明,DGO/EPS相较于纯EPS和DOPO/EPS泡沫板,呈现出更优异的阻燃性能,20g DGO/EPS的LOI值增加到29%,达到V-0评级,且无熔融滴落,显著降低纯EPS的pHRR和THR,且抑烟效果显著。