自石墨烯被发现以来,其独特的物理化学性质就吸引了众多注意力。但是因为石墨烯片层之间存在强烈的范德华力和π-π作用力,所以极容易发生不可逆团聚,再度成为石墨。而想要充分利用石墨烯的那些优良特性,就必须要能够保证石墨烯被充分剥离开来。石墨烯及其衍生物常常在被修饰之后,甚至直接用作聚合物基质的纳米填料。事实表明,填充了石墨烯及其衍生物纳米填料之后,聚合物基质的各项性能会显著提高。本论文研究内容主要包含三部分:第一部分是超支化聚甘油(HPG)、壳聚糖(CS)以及纳米银颗粒(AgNPs)对氧化石墨烯(GO)的表面改性及其在多种溶剂中的分散能力研究;第二部分是CS改性的GO对聚电解质(PEC)复合材料纳米纤维的力学性能影响;第三部分是纳米银颗粒(Ag NPs)改性的GO对PEC电纺纤维的性能影响。在第一部分中,本论文详细描述了石墨烯及其衍生物的三种表面改性方法。为了提高石墨烯在水中的分散性,超支化聚甘油(HPG)被共价接枝到了石墨烯表面。其基本原理是利用GO表面上丰富的含氧官能团作为引发剂,在140℃条件下引发环氧丙醇在其表面原位开环聚合形成HPG。由于HPG分子结构中含有大量亲水性基团,如-OH、C-O-C等,最终得到的产物能够在水中稳定分散超过三个月而不会出现任何沉淀。同时,考虑到第二部分课题需要,本实验还研究了如何保证GO在90 wt%的醋酸(AA)水溶液中的稳定性。具体思路如下:带负电荷的GO与在酸性条件下分子链中的氨基被质子化而带正电荷的CS分子发生静电吸引和氢键作用相互结合形成复合纳米粒子,从而使得GO表面上覆盖了一层CS,利用表面CS在酸性条件下极易质子化而相互排斥的特点,达到在90 wt%的AA水溶液中稳定分散GO的目的。考虑到第三个课题需要,本实验还探究了Ag NPs修饰的GO在90 wt%的AA水溶液和DMF中的分散性,发现了该粒子具有可逆性团聚的倾向。在第二部分中,本论文以壳聚糖/明胶(CS/GE)为PEC的模板,探究了GO作为PEC填料对其力学性能提高的影响。研究发现:在GO的填充量为1.5 wt%的时候,纳米纤维的拉伸强度、杨氏模量和韧度分别提高了340%、175%和460%。之所以能够起到这样的力学增强效果,是因为GO与聚合物基质之间强烈的界面作用力促使聚合物基质在受到外应力时,会将一部分外应力转移到了GO上。在第三部分中,本论文针对改善CS/GE纳米纤维膜的抗菌性能以及力学性能等问题,将第一部分中经过Ag NPs修饰的GO(GO-Ag NPs)填充到该纳米纤维中,来研究其抗菌性能、力学性能、银离子缓释和溶胀性能的变化。研究发现:在GO-AgNPs填充量为1.5 wt%时,其抑菌圈相比纯CS/GE分别增大了2.14倍和1.13倍;银离子释放时间延长到了15天,释放量达到了90%;其杨氏模量和拉伸强度分别达到了214.74 MPa和3.19 MPa,相较于纯CS/GE分别提高了4.13倍和2.54倍;在浸泡了30 min后,纤维膜的重量相比未浸泡时增加了3.39倍。