氧化石墨烯/聚甲基丙烯酸丁酯复合材料的热稳定性

doi:10.7503/cjcu20140120

高等学校化学学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (11): 2466.doi: 10.7503/cjcu20140120

氧化石墨烯/聚甲基丙烯酸丁酯复合材料的热稳定性

张丹凤^1,²(), 范楼珍³(), 郭瑞华³, 樊择坛³

1. 辽宁大学化学院, 沈阳 110036
2. 黑龙江八一农垦大学理学院, 大庆 163319
3. 北京师范大学化学学院, 北京 100875

收稿日期:2014-02-20 出版日期:2014-11-10 发布日期:2014-10-21
作者简介:联系人简介: 张丹凤, 女, 讲师, 主要从事纳米功能材料的修饰研究. E-mail:smile02df@163.com;范楼珍, 女, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事电化学和纳米材料的制备及在燃料电池和传感器领域的应用研究. E-mail:lzfan@bnu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 21073018, 21233003)资助

Preparation of FGO/PBMA Composites with Improved Thermal Stability^†

ZHANG Danfeng^1,^2,^*(), FAN Louzhen^3,^*(), GUO Ruihua³, FAN Zetan³

1. College of Chemistry, Liaoning University, Shenyang 110036, China
2. College of Science, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China
3. Department of Chemistry, Beijing Normal University, Beijing 100875, China

Received:2014-02-20 Online:2014-11-10 Published:2014-10-21
Contact: ZHANG Danfeng,FAN Louzhen E-mail:smile02df@163.com;lzfan@bnu.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.21073018, 21233003)

摘要/Abstract

摘要：

采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷偶联剂(KH550)对氧化石墨烯表面进行修饰, 得到功能化氧化石墨烯(FGO), 然后在引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)作用下, 以甲基丙烯酸丁酯(BMA)为单体进行原位聚合反应, 得到功能化氧化石墨烯/聚甲基丙烯酸丁酯 (FGO/PBMA)复合材料. 通过红外光谱(FTIR)、 X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和热重分析(TGA)等手段对复合材料进行表征. 结果表明, 所制备的FGO/PBMA复合材料与聚甲基丙烯酸丁酯材料相比热稳定性显著提高, TGA结果显示, FGO/PBMA的最大失重区由PBMA的267 ℃升高到339 ℃, 同时对反应机理进行了探讨.

关键词: 氧化石墨烯/聚甲基丙烯酸丁酯, 原位聚合, 热稳定性, 反应机理

Abstract:

Graphene oxide(GO) nanosheets was modified by 3-triethoxysilylpropylamine(KH550) to get functional graphene oxide(FGO). Then FGO was reacted with butyl methacrylate(BMA) via in situ polymerization with the initiator AIBN in N₂. The prepared functional graphene oxide/polybutylmethacrylate(FGO/PBMA) composites were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), X-ray photoelectron spectrometry(XPS), scanning electron microscope(SEM) and thermal gravimetric analysis(TGA). The thermal stability of the FGO/PBMA composites were significantly enhanced compared with that of neat PBMA. The maximum mass loss temperature increased from 267 ℃ for neat PBMA to 339 ℃ for FGO/PBMA composites. Meanwhile the reaction mechanism was also discussed.

Key words: Graphene oxide/polybutylmethacrylate(FGO/PBMA), in situ Polymerization, Thermal stability, Reaction mechanism

中图分类号:

O645

TrendMD:

张丹凤, 范楼珍, 郭瑞华, 樊择坛. 氧化石墨烯/聚甲基丙烯酸丁酯复合材料的热稳定性. 高等学校化学学报, 2014, 35(11): 2466.

ZHANG Danfeng, FAN Louzhen, GUO Ruihua, FAN Zetan. Preparation of FGO/PBMA Composites with Improved Thermal Stability^†. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(11): 2466.

图/表 8

Fig.1 FTIR spectra of GO(a), FGO(b) and FGO/PBMA(c)

Fig.2 Wide scan XPS of GO(A) and FGO/PBMA(B)

Fig.3 Narrow scan XPS of C1s for GO(A) and FGO/PBMA(B) and N1s for FGO/PBMA(C)

Table 1 Peaks and fractions of different C-containing groups in Fig.3(B)

Bond	E_b/eV	Fractions(%)	Bond	E_b/eV	Fractions(%)
C=C	284.59	12.39	C=O	288.02	2.44
C—N	285.97	28.51	—COO	288.78	2.08
C—C	284.94	38.59	C(epoxy)	286.53	15.99

Fig.4 SEM images of GO(A), PBMA(B), FGO(C), FGO/PBMA(D) and AFM image of GO(E) with height profile(F)

Fig.5 TGA curves of GO(a), FGO(b), PBMA(c) and FGO/PBMA(d) in N2

Scheme 1 Functionalization of FGO

Scheme 2 Reaction between BMA and FGO to produce FGO/PBMA

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