水性聚氨酯夹芯板石墨烯纳米复合材料

水性夹芯板自问世以来就以其优异的性能，如耐磨损、耐化学品腐蚀、良好的柔韧性、强附着力得到人们的广泛关注，水性板是以水为分散介质，成膜后相对分子质量较低，但是水性板在耐水性、耐溶剂性、力学性能等还存在缺陷，使其使用受到一定的局限，因此为了使板的性能得到改善和加强，可以利用纳米材料对板材料进行改性制备板基纳米复合材料。板基纳米复合材料是在聚合物中填充一些纳米尺寸的物质，像石墨烯等，这样聚合物的一些重要的特性如电学性质、力学性质及受热稳定性方面将得到很大地提升，并且添加很少的纳米材料就能产生很强的效果。制备纳米复合材料首先要解决的就是纳米材料在板母体上的分散性，只有纳米材料与板分子充分接触并且分散良好，才能显着提高性能。

上一章提到了，改性以后的功能化石墨烯具有了很好的亲油性，并且具有很高的比表面积跟许多*特的性能，正好可以使之与聚合物母体产生较大化的界面接触，从而改善复合材料的性质。现阶段制备夹芯板石墨烯纳米材料的报道越来越多，技术也越来越成熟。UmarKhan，PeterMa等首先将是石墨烯分散到 DMF 中，然后超声150 小时，用 1000转每分钟高速离心 45min。

离心分离后收集上层清液，为了提高分散的石墨烯的浓度，将上层清液倒入尼龙薄膜中，将尼龙薄膜浸于 DMF中进行超声，使石墨烯从膜中渗出进入到 DMF 中，可使石墨烯的浓度达到20mg/ml，从而成功制备出溶于 DMF 或的高浓度的石墨烯/板分散液，并成功研究了质量分数分别为 0%到 90%的石墨烯对于板材料的影响。研究得出如下结论：石墨烯质量分数为 55%时，可以在板溶液中产生较好的分散效果。板材料的极限拉伸强度随着石墨烯含量的增加（不**过 70%）稳定增加。张力与韧性随着石墨烯含量的增加呈指数下降趋势。

通过这些结论，为以后板材料的研究提供了新的认识，根据所需板材料的不同从而添加不同质量的石墨烯，可以得到不同性能的板/石墨烯复合材料。石墨烯的加入除了对材料力学性能及热稳定性有影响以外，对材料的导电性同样具有很大程度的提高。关于此方面的报道也不少。Hsi-WenTien，Yuen-Li-Huang 等通过加入阳离子表面活性剂到 GNS 表面，抑制石墨烯的团聚，将石墨烯溶液加入到水性板（WPU）溶液中，获得了在 PU 乳液中稳定分散的石墨烯溶液，干燥成膜，通过浸泡处理可以得到具有较大电导率，透光率的纳米薄片。这种纳米薄片展现了较好的物理性能。

用这种方法不仅能将 GNS 很好的很容易的附在 WPU 上，更能通过改变聚合作用前驱体控制板基体的性能。本章实验是在成功制备出阴离子水性板的基础上，再对制备的阴离子水性板进行石墨烯改性，从而制备性能更加优异的板/石墨烯纳米复合材料，并研究了石墨烯的含量对于材料力学性能，导电性，热稳定性及耐水性方面的影响，通过对比石墨烯改性前后夹芯板的变化得出结论：石墨烯的加入使得两者的优点得到了充分的结合，不仅增加了板材料的力学性能，耐水性等，并且发现材料的导电性也得到了一定程度的提高。这就是本章节用石墨烯改性板制备纳米复合材料的意义所在。