聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料研究進(jìn)展*

呂青，顏紅俠，劉超

（西北工業(yè)大學(xué)理學(xué)院，西安 710129）

聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料研究進(jìn)展*

呂青，顏紅俠，劉超

（西北工業(yè)大學(xué)理學(xué)院，西安 710129）

綜述了近幾年國內(nèi)外關(guān)于石墨烯在聚合物基體中定向排列的方法及其研究進(jìn)展，包括層層自組裝、抽濾誘導(dǎo)自組裝、揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝和外加場誘導(dǎo)自組裝等。介紹了石墨烯的定向排列對(duì)聚合物復(fù)合材料力學(xué)、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性能的影響。此外，對(duì)聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料的未來發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

石墨烯；聚合物；定向排列；進(jìn)展

石墨烯是一種由sp2雜化的碳原子構(gòu)成的單原子層二維蜂窩狀晶體。作為一種新型碳材料，石墨烯具有出色的力學(xué)、電學(xué)和熱學(xué)性能，被視為一種理想的增強(qiáng)體［1］。目前，將石墨烯加入聚合物中對(duì)其進(jìn)行改性已成為國內(nèi)外科技人員研究的一大熱點(diǎn)。

研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯對(duì)聚合物的改性效果與期望目標(biāo)存在較大的差距，這與石墨烯在聚合物中的排列形態(tài)密切相關(guān)。目前已有大量關(guān)于復(fù)合材料中納米填料排列取向的研究，如納米氧化鋅［2］、碳納米管［3］、納米纖維［4］等。同這些納米材料類似，二維片層結(jié)構(gòu)的石墨烯也存在各向異性，其在聚合物中的排列形態(tài)會(huì)大大影響復(fù)合材料的性能［5］。相比聚合物/非定向石墨烯復(fù)合材料，聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料在力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等方面通常具有更加優(yōu)異的性能。目前，國內(nèi)外實(shí)現(xiàn)石墨烯在聚合物基體中定向排列的主要方法有層層自組裝、抽濾誘導(dǎo)自組裝、揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝、外加場誘導(dǎo)自組裝等，這些方法在制備高性能石墨烯增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料方面的巨大潛力，引起越來越多的研究者的重視。筆者介紹了石墨烯的定向排列方法及其研究進(jìn)展，闡述各自優(yōu)缺點(diǎn)，并描述石墨烯的定向排列對(duì)聚合物復(fù)合材料性能的影響，進(jìn)而指出聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料未來的發(fā)展趨勢。

1　聚合物復(fù)合材料中石墨烯的定向排列方法

1.1層層自組裝

層層自組裝作為一種簡單環(huán)保的薄膜制備技術(shù)被大量應(yīng)用在有機(jī)-無機(jī)二維納米材料的制備中，利用這種方法可以實(shí)現(xiàn)石墨烯在聚合物薄膜中的定向排列。由于石墨烯在溶液中分散性較差且其表面呈惰性不帶電荷，通常采用氧化石墨烯（GO）進(jìn)行自組裝或?qū)⑹┍砻婀δ芑蛊鋷щ姾珊筮M(jìn)行自組裝。例如，Zhao Xin等［6］采用聚乙烯醇分散液和GO分散液循環(huán)浸泡基底即得到GO水平排列的聚乙烯醇復(fù)合薄膜。其原理如下：在自組裝過程中，由于GO表面的含氧官能團(tuán)和聚乙烯醇鏈上的羥基間存在氫鍵作用，使得GO片層被迫調(diào)整至與基體平行的形態(tài)，并被牢牢地吸引到聚乙烯醇表面，完成GO的定向排列，如圖1所示。T. Lee等［7］利用帶正電的聚苯胺與帶負(fù)電的GO間的靜電吸引作用，實(shí)現(xiàn)聚苯胺與GO的層層自組裝，還原GO后得到儲(chǔ)電性能優(yōu)異的復(fù)合薄膜。

利用層層自組裝制備聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料，能實(shí)現(xiàn)分子水平上對(duì)膜的構(gòu)造和厚度的控制，具有較大的靈活性，且成膜物質(zhì)豐富，膜穩(wěn)定性好。但最大的不足在于成膜緩慢，不易推廣到工業(yè)生產(chǎn)中。

圖1　層層自組裝實(shí)現(xiàn)石墨烯定向排列的原理示意圖

1.2抽濾誘導(dǎo)自組裝

抽濾誘導(dǎo)自組裝是一種依靠溶劑流動(dòng)作用誘導(dǎo)石墨烯層層堆疊定向排列的組裝方法。將GO分散液用真空抽濾，GO納米片會(huì)受到取向作用力，從而在濾膜上水平堆積，形成GO定向排列的層狀膜［8］。這種方法為研究者提供了制備聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料的新思路。不同于層層自組裝，抽濾誘導(dǎo)自組裝不僅適用于二維膜材料，也適用于三維塊狀材料，圖2描述了其實(shí)現(xiàn)石墨烯定向排列的原理［9］。

圖2　抽濾誘導(dǎo)自組裝實(shí)現(xiàn)石墨烯定向排列的原理示意圖

抽濾誘導(dǎo)自組裝制備聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料目前有兩種方式，一種是對(duì)石墨烯與聚合物的混合液抽濾，例如S. Park等［10］將還原的氧化石墨烯（rGO）與吐溫-20的混合膠體懸浮液用真空抽濾，制備出rGO水平排列的聚合物復(fù)合膜。另一種方式即真空抽濾石墨烯的分散液得到“石墨烯餅”后，再用樹脂單體液浸泡，使液體滲入石墨烯片層的縫隙中，原位聚合得到石墨烯定向排列的樹脂復(fù)合材料［11］。更深入的研究表明，石墨烯在聚合物基體中的取向度與其尺寸大小密切相關(guān)。Lin Xiuyi等［12］用排除體積效應(yīng)做出了解釋，GO片層的尺寸越大，即長徑比越大，排除體積效應(yīng)越明顯，越有利于片層的定向排列。目前，關(guān)于GO尺寸影響片層取向度的作用機(jī)理并不明確，需要進(jìn)一步深入研究。

采用抽濾誘導(dǎo)自組裝合成的聚合物/定向石墨烯復(fù)合膜，由于石墨烯層層堆疊接觸緊密，通常具有優(yōu)異的力學(xué)性能和電學(xué)性能，可以用于制作沒有金屬基底的可充電電池的電極、超級(jí)電容器或溫度傳感器等。但是，受真空過濾裝置的限制，制備的薄膜尺寸有限，而且由于石墨烯的取向度受多種因素影響，薄膜的性能不穩(wěn)定，因此還難以應(yīng)用到工程領(lǐng)域［13］。

1.3揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝

與抽濾誘導(dǎo)自組裝的原理類似，利用溶劑的揮發(fā)作用也可以誘導(dǎo)石墨烯在聚合物基體中定向排列。在溶劑的揮發(fā)作用下，石墨烯會(huì)受到均勻向上的取向力，在溶劑與空氣界面以接近水平的方式堆積，組裝成膜。此方法首先用于獲得純的GO薄膜，后來發(fā)展為在石墨烯分散液中加入聚合物或聚合物單體，制備出石墨烯定向排列的聚合物復(fù)合膜。N. Yousefi等［14］在這方面做了大量研究，他們將超大尺寸GO的分散液與聚氨酯的水性乳液混合，用水合肼還原GO后，加熱使溶劑揮發(fā)，得到rGO接近水平排列的聚氨酯薄膜。此外，他們在抽濾誘導(dǎo)制備環(huán)氧樹脂復(fù)合薄膜的過程中考察了rGO的添加量對(duì)片層取向度的影響。分析表明，在添加量較低時(shí)，石墨烯片趨于亂序排列；而當(dāng)石墨烯含量較高時(shí)，納米片層與其排除體積間的空間位阻更加明顯，使得石墨烯趨于在界面水平堆疊［15］。

同抽濾誘導(dǎo)自組裝類似，揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝得到的聚合物/定向石墨烯復(fù)合膜通常也具有優(yōu)異的力學(xué)性能與電學(xué)性能，應(yīng)用前景廣闊。然而，由于石墨烯在溶劑揮發(fā)作用中受到的取向力較弱，有時(shí)定向效果并不明顯。進(jìn)一步的研究表明，在膜的成型過程中，熱壓作用能促進(jìn)石墨烯片層的定向排列，獲得結(jié)構(gòu)更規(guī)整的石墨烯復(fù)合膜［16］，因此可以用作揮發(fā)誘導(dǎo)石墨烯定向的輔助手段。

1.4外加場誘導(dǎo)自組裝

以上幾種石墨烯定向排列的方法，均存在制備時(shí)間長的缺點(diǎn)。而外加場誘導(dǎo)自組裝能夠利用電場或磁場實(shí)現(xiàn)石墨烯在聚合物基體中快速地定向排列。同時(shí)，這種方法既適用于二維膜材料的制備，也能用于合成三維塊狀材料。

目前，關(guān)于電場誘導(dǎo)納米粒子定向排列的研究主要集中在碳納米管上，而有關(guān)石墨烯的電場誘導(dǎo)較為少見。其基本原理如下：具有極高的電子遷移率和較大的長徑比的納米粒子很容易在電場誘導(dǎo)下發(fā)生極化，形成誘導(dǎo)偶極，產(chǎn)生取向扭轉(zhuǎn)，進(jìn)而沿與電場平行的方向排列［17］。Pang Huan等［18］在制備聚苯乙烯/石墨烯復(fù)合薄膜時(shí)發(fā)現(xiàn)，在退火過程中外加電場，石墨烯會(huì)逐漸沿與電場平行的方向排列，如圖3所示。這使得石墨烯片層間的接觸面積增加，因而復(fù)合薄膜的體積電阻率下降。無論直流電場還是交流電場，均可實(shí)現(xiàn)石墨烯的定向排列，但是在直流電場下石墨烯容易發(fā)生電泳，導(dǎo)致其在電極附近聚集，因此經(jīng)常采用交流電誘導(dǎo)石墨烯的定向排列。Wu Shuying等［19］發(fā)現(xiàn)，在環(huán)氧樹脂固化過程中，石墨烯能在交流電場作用下定向排列，形成鏈狀的網(wǎng)絡(luò)納米結(jié)構(gòu)。在此過程中，石墨烯的取向扭轉(zhuǎn)與樹脂黏度、電場強(qiáng)度密切相關(guān)。

圖3　外加電場誘導(dǎo)自組裝實(shí)現(xiàn)石墨烯定向排列的原理示意圖

同電場誘導(dǎo)類似，當(dāng)石墨烯表面負(fù)載磁性納米粒子時(shí)，這種復(fù)合納米粒子即具有了磁響應(yīng)性，可以在磁場作用下產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，沿與磁場垂直的方向定向排列。目前的文獻(xiàn)研究主要是將Fe3O4負(fù)載到石墨烯表面賦予其磁響應(yīng)性，添加到聚合物中，在未固化時(shí)外加磁場，從而實(shí)現(xiàn)石墨烯在聚合物基體中的定向排列。例如，Liu Chao等［20］將Fe3O4負(fù)載到石墨烯納米片表面，在磁場作用下制備出雙馬來酰亞胺樹脂/定向石墨烯復(fù)合材料，其摩擦性能明顯優(yōu)于純雙馬來酰亞胺樹脂。這主要?dú)w因于定向排列的石墨烯能夠與摩擦試驗(yàn)環(huán)充分接觸，最大程度地發(fā)揮自身的減摩抗磨性。Yan Haiyan等［21］用負(fù)載有Fe3O4的石墨烯改性環(huán)氧樹脂，考察了固化過程中磁場強(qiáng)度對(duì)石墨烯納米片取向排列的影響。研究表明，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大于0.5 T時(shí)，石墨烯更趨向于平行排列在樹脂基體中。

電場誘導(dǎo)與磁場誘導(dǎo)方法均能有效實(shí)現(xiàn)石墨烯在聚合物中的定向排列，但是當(dāng)需要較高電場或磁場強(qiáng)度時(shí)成本很高，不利于規(guī)模化生產(chǎn)。

1.5其它方法

以石墨烯或功能化石墨烯的液晶原液為原料，采用紡絲技術(shù)可以制備出石墨烯有序排列的新型纖維［22］。Xu Zhen等［23］利用液晶的預(yù)排列取向，在國際上首次實(shí)現(xiàn)了石墨烯液晶的紡絲，并首次制得連續(xù)的石墨烯纖維。隨后，研究者用聚合物修飾石墨烯，構(gòu)筑具有規(guī)整層狀結(jié)構(gòu)的聚合物/石墨烯復(fù)合纖維。例如，Jiang Zaixing等［24］在GO片上接枝聚丙烯酸，凝膠紡絲得到一種強(qiáng)度很高的復(fù)合纖維，其中石墨烯片通過聚丙烯酸交聯(lián)并垂直排列在纖維中。Kou Liang等［25］用聚乙烯醇修飾rGO納米片，濕式紡絲制備出具有仿珍珠層結(jié)構(gòu)的復(fù)合纖維。通過紡絲技術(shù)合成的聚合物/石墨烯復(fù)合纖維，由于石墨烯含量較高且有序排列，通常具有非常優(yōu)異的力學(xué)性能，但石墨烯纖維的制備技術(shù)還不成熟，有很大的發(fā)展空間。

利用旋涂法也可以制備聚合物/定向石墨烯復(fù)合膜。當(dāng)石墨烯達(dá)到一定添加量時(shí)，由于排除體積效應(yīng)的影響，會(huì)使得石墨烯趨于水平排列在復(fù)合膜中［26］。例如，Li Yaya等［27］采用鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)石墨烯功能化，將其分散到水性聚氨酯中，在金屬表面旋涂得到石墨烯定向排列的防腐保護(hù)膜。采用旋涂法制備的石墨烯復(fù)合膜通常具有良好的防腐性或氣體阻隔性，尤其當(dāng)石墨烯定向排列時(shí)，材料的阻隔性能更佳，在涂層和封裝領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力。

2　石墨烯定向排列對(duì)聚合物復(fù)合材料性能的影響

2.1力學(xué)性能

石墨烯優(yōu)異的力學(xué)性能使其被廣泛用于高性能聚合物納米復(fù)合材料的制備。然而，實(shí)驗(yàn)制備的聚合物/石墨烯復(fù)合材料，其力學(xué)性能與理論預(yù)計(jì)尚有較大差距。這一方面歸因于石墨烯與基體間的界面作用較差，另一方面，石墨烯在聚合物基體中的排列形態(tài)會(huì)大大影響載荷的傳遞，進(jìn)而顯著影響材料力學(xué)性能的改善效果［28］。近年來，研究者在改性石墨烯以及調(diào)控石墨烯的排列形態(tài)方面做了大量工作。例如，Tang Li等［29］采用層層自組裝的方法使GO水平排列在可再生纖維素薄膜中，與純再生纖維素膜相比，拉伸彈性模量與硬度分別提高了110.8%和262.5%，如此大的提升很大程度上歸因于石墨烯的定向排列。研究者對(duì)石墨烯定向排列影響其復(fù)合材料力學(xué)性能的原因進(jìn)行了探索［30-31］，總結(jié)起來主要有以下三點(diǎn)：（1）石墨烯定向排列時(shí)片層與基體間的界面作用最大化；（2）定向排列的石墨烯可以有效抑制聚合物鏈的滑移；（3）石墨烯定向排列后分散較均勻，可以減少團(tuán)聚。具有優(yōu)異力學(xué)性能的聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料，一方面能夠推動(dòng)結(jié)構(gòu)材料的輕質(zhì)化，另一方面也能提高膜材料的柔韌性，應(yīng)用前景十分廣闊。

2.2導(dǎo)電性

作為一種二維結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電納米填料，石墨烯在聚合物中的排列形態(tài)會(huì)影響導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建進(jìn)而影響材料的導(dǎo)電性能。當(dāng)石墨烯在基體中定向排列且添加量較高時(shí)，相比聚合物/非定向石墨烯復(fù)合材料，片層間的接觸機(jī)率增大，有利于形成連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，因此聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料的導(dǎo)電性能更出色［32］。更深入的研究表明，聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料在沿與石墨烯片層平行和垂直的兩個(gè)方向（分別稱為水平方向與豎直方向）的電導(dǎo)率會(huì)表現(xiàn)出明顯差異。N. Yousefi等［15］研究了環(huán)氧樹脂/定向rGO復(fù)合材料在導(dǎo)電方面的各向異性，當(dāng)rGO質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1.0%時(shí)，復(fù)合材料在水平方向的電導(dǎo)率比豎直方向高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)。這是因?yàn)殡娮友厮椒较騻鬟f時(shí)石墨烯片層接觸較多，而豎直方向的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)被樹脂分隔，因而石墨烯的接觸面積較小，故電導(dǎo)率較低。

導(dǎo)電逾滲閾值也是表征材料導(dǎo)電性能的一大指標(biāo)［33］。相比聚合物/非定向石墨烯復(fù)合材料，石墨烯在基體中定向排列時(shí)復(fù)合材料的導(dǎo)電逾滲閾值會(huì)更高［34］，這與碳納米管的規(guī)律是一致的。其原因是：在石墨烯的添加量達(dá)到逾滲閾值前，由于石墨烯趨向于同一方向排列時(shí)，片層間的接觸非常少，因此需要更多的填料來構(gòu)建導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，故逾滲閾值較高。隨著科技的發(fā)展，導(dǎo)電性能優(yōu)異的聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料可以在傳導(dǎo)、電磁屏蔽、抗靜電涂層和電極等多種材料中得到廣泛使用。

2.3導(dǎo)熱性

高度有序的晶格排列及牢固結(jié)合的碳原子賦予了石墨烯極大的熱導(dǎo)率，將其填充到聚合物中可以顯著改善復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。與導(dǎo)電復(fù)合材料類似，石墨烯在基體中的排列形態(tài)會(huì)極大地影響復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能［35］。例如，Li Qi等［11］研究了石墨烯非定向排列與定向排列時(shí)環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱性能的差異。結(jié)果表明，環(huán)氧樹脂/定向石墨烯復(fù)合材料在水平方向的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)高于環(huán)氧樹脂/非定向石墨烯復(fù)合材料，這與導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建密切相關(guān)。Yan Haiyan等［36］研究發(fā)現(xiàn)，固化過程中的磁場作用能顯著改善環(huán)氧樹脂/Fe3O4修飾石墨烯復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。與環(huán)氧樹脂/非定向石墨烯復(fù)合材料相比，在外加磁場條件下制備的環(huán)氧樹脂/定向石墨烯復(fù)合材料的熱導(dǎo)率提高41%。環(huán)氧樹脂/定向石墨烯復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能也呈各向異性，其機(jī)理如下：水平方向的熱量主要通過石墨烯本身傳遞，而豎直方向要經(jīng)過較多的聚合物鏈以及石墨烯-基體界面，熱阻較大［37］。近年來電子工業(yè)發(fā)展迅速，具有優(yōu)異導(dǎo)熱性能的定向石墨烯聚合物復(fù)合材料可以廣泛應(yīng)用到集成電路封裝和電子散熱等領(lǐng)域。

2.4其它性能

石墨烯在聚合物基體中定向排列時(shí)，復(fù)合材料的氣體阻隔性能最佳。這是因?yàn)楫?dāng)石墨烯片層與氣體分子的擴(kuò)散路徑垂直時(shí)，能有效形成“納米墻”進(jìn)而最大程度地阻隔分子的擴(kuò)散與滲透［38］。例如，Huang Huadong等［39］研究了纖維素/定向GO納米復(fù)合膜的氣體阻隔性能。GO的體積分?jǐn)?shù)僅為1.64%時(shí)，相比純纖維素膜，復(fù)合膜在垂直方向上的氧氣滲透系數(shù)大約降低了1 000倍。這是因?yàn)槎ㄏ蚺帕械氖┠茏畲蟪潭鹊匮娱L氣體分子的擴(kuò)散路徑。Yang Youhao等［40］用層層自組裝技術(shù)制備了分枝型聚乙烯亞胺/定向石墨烯復(fù)合薄膜，其氧氣阻隔性能相比傳統(tǒng)的聚合物/GO復(fù)合膜至少提高了5個(gè)數(shù)量級(jí)。

聚合物復(fù)合材料中石墨烯的排列形態(tài)也會(huì)顯著影響材料的介電性能。當(dāng)石墨烯定向排列時(shí)，平行分布的石墨烯片層與夾在其中的聚合物能構(gòu)成大量微電容儲(chǔ)存電荷，從而使復(fù)合材料的介電性能大幅提高［41］。N. Yousefi等［42］研究發(fā)現(xiàn)，利用溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝制備的環(huán)氧樹脂/定向rGO復(fù)合材料，其介電性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過環(huán)氧樹脂/非定向rGO復(fù)合材料。當(dāng)rGO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)，1 kHz下的介電常數(shù)高達(dá)15 000 F/m，其電磁屏蔽效能可達(dá)到38 dB。

3　結(jié)語

近年來，國內(nèi)外對(duì)于石墨烯在聚合物復(fù)合材料中定向排列的研究逐漸升溫，高性能的聚合物/定向石墨烯復(fù)合材料層出不窮，且這些材料在能源、電子、生物等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。然而，目前的定向方法都存在一些不足，難以應(yīng)用到工程領(lǐng)域。同時(shí)關(guān)于石墨烯定向排列的研究也存在一些問題：（1）部分定向方法的機(jī)理仍不明確；（2）對(duì)影響石墨烯定向排列的因素的研究不深入，缺乏系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；（3）復(fù)合材料的微觀有序度不完美［43］。未來，一方面要對(duì)目前的定向方法進(jìn)行深入研究，不斷改進(jìn)現(xiàn)有的方法，另一方面，要開發(fā)適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的新的定向技術(shù)。

［1］ Hu Kesong，et al. Progress in Polymer Science，2014，39（11）:1 934-1 972.

［2］ Fan Donghua，et al. Physical Status Solidi，2012，209（2）:335-339.

［3］ Huard M，et al. Journal of Applied Polymer Science，2014，131（1）:1-15.

［4］ Nain A S，et al. Polymer Journal，2013，45（7）:695-700.

［5］ Potts J R，et al. Polymer，2011，52（1）:5-25.

［6］ Zhao Xin，et al. Macromolecules，2010，43（22）:9 411-9 416.

［7］ Lee T，et al. Journal of Materials Chemistry，2012，22（39）:21 092-21 099.

［8］ Xia Shengji，et al. Desalination，2015，371:78-87.

［9］ Liang Qizhen，et al. Acs Nano，2011，5（3）:2 392-2 401.

［10］ Park S，et al. Advanced Materials，2010，22（15）:1 736-1 740.

［11］ Li Qi，et al. Chemistry of Materials，2014，26（15）:4 459-4 465.

［12］ Lin Xiuyi，et al. Acs Nano，2012，6（12）:10 708-10 719.

［13］ 李秀強(qiáng)，等.功能材料，2014（S1）:12-19. Li Xiuqiang，et al. Journal of Functional Materials，2014（S1）:12-19.

［14］ Yousefi N，et al. Composites Part A:Applied Science and Manufacturing，2013，49（6）:42-50.

［15］ Yousefi N，et al. Carbon，2013，59（7）:406-417.

［16］ Fan Ping，et al. Nanotechnology，2012，23（36）:365 702-365 709.

［17］ Castellano R J，et al. Journal of Applied Physics，2015，117（21）:1-13.

［18］ Pang Huan，et al. Carbon，2011，49（6）:1 980-1 988.

［19］ Wu Shuying，et al. Carbon，2015，94:607-618.

［20］ Liu Chao，et al. Journal of Materials Chemistry A，2015，3（19）: 10 559-10 565.

［21］ Yan Haiyan，et al. Journal of Electronic Materials，2014，44（2）: 658-666.

［22］ 胡曉珍，等.中國材料進(jìn)展，2014（8）:458-467. Hu Xiaozhen，et al. Materials China，2014（8）:458-467.

［23］ Xu Zhen，et al. Nature Communications，2011，2（6）:1 145-1 154.

［24］ Jiang Zaixing，et al. Nanoscale，2013，5（14）:6 265-6 269.

［25］ Kou Liang，et al. Nanoscale，2013，5（10）:4 370-4 378.

［26］ Baker J L，et al. Nano Letters，2009，10（1）:195-201.

［27］ Li Yaya，et al. Journal of Materials Chemistry A，2014，2（34）:14 139-14 145.

［28］ Shah R，et al. Polymer-Plastics Technology and Engineering，2015，54（2）:173-183.

［29］ Tang Li，et al. Progress in Natural Science:Materials International，2012，22（4）:341-346.

［30］ Huang Ting，et al. ACS Applied Materials and Interfaces，2012，4（5）:2 699-2 708.

［31］ Wei Qi，et al. Journal of Materials Chemistry B，2013，2（3）:325-331.

［32］ Yousefi N，et al. Journal of Materials Chemistry，2012，22（25）: 12 709-12 717.

［33］ Liao K H，et al. Polymer，2012，53（17）:3 756-3 761.

［34］ Singh V，et al. Progress in Materials Science，2011，56（8）:1 178-1 271.

［35］ Balandin A A，et al. Nature Materials，2011，10（8）:569-581.

［36］ Yan Haiyan，et al. Journal of Electronic Materials，2015，44（2）:658-666.

［37］ Malekpour H，et al. Nano Letters，2014，14（9）:5 155-5 161.

［38］ Compton O C，et al. Advanced Materials，2010，22（42）:4 759-4 763.

［39］ Huang Huadong，et al. Journal of Materials Chemistry A，2014，2（38）:15 853-15 863.

［40］ Yang Youhao，et al. Advanced Materials，2013，25（4）:503-508.

［41］ Shang Jiwu，et al. Materials Chemistry and Physics，2012，134（2-3）:867-874.

［42］ Yousefi N，et al. Advanced Materials，2014，26（31）:5 480-5 487.

［43］ Ren Penggang，et al. Journal of Applied Polymer Science，2011，121（6）:3 167-3 174.

高硬度TPE讓汽車密封件更耐熱

由于越來越多的客戶將THERMOLAST V應(yīng)用于汽車行業(yè)密封件的高標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用中，凱柏膠寶將大規(guī)模生產(chǎn)THERMOLAST V系列先進(jìn)化合物。

據(jù)了解，新產(chǎn)品系列具有卓越的耐熱性、改良的壓縮形變以及良好的聚酰胺包膠性能，在2016年3月9～10日德國工程師協(xié)會(huì)（VDI）舉辦的曼海姆“塑料在汽車工程中的應(yīng)用”國際大會(huì)上，凱柏膠寶將隆重推出這款材料。

由于熱塑性彈性體（TPE）暴露于引擎罩內(nèi)高溫條件下時(shí)必須具備卓越的力學(xué)穩(wěn)定性，因此在汽車行業(yè)中的應(yīng)用要求十分嚴(yán)格。凱柏膠寶專門針對(duì)這類應(yīng)用開發(fā)了具有較高邵氏A硬度（50～80）的化合物，并且目前已經(jīng)開始大規(guī)模生產(chǎn)這類化合物。

凱柏膠寶歐洲、中東和非洲地區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理Martin Geissinger博士針對(duì)公司決策這樣解釋道，聚酰胺是非常重要和關(guān)鍵的一種建筑材料，因此他們對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品系列進(jìn)行擴(kuò)展和改進(jìn)，以便提供具有良好聚酰胺包膠性能和耐熱性的TPE。

THERMOLAST V化合物具有良好的力學(xué)穩(wěn)定性和出色的耐熱性。此外，采用特殊配方制成的TPE還具有出色的壓縮形變，特別適用于長時(shí)間暴露在高溫下的應(yīng)用。使用雙組分注塑成型工藝時(shí)，這類TPE還表現(xiàn)出卓越的聚丙烯和聚酰胺包膠性能。這些性能的結(jié)合讓THERMOLAST V在市場上脫穎而出，比如，它非常適用于電纜墊圈的密封件應(yīng)用。

在汽車行業(yè)中，眾多加工企業(yè)都依賴于這一硬質(zhì)組件以及高效的多組分加工方法?，F(xiàn)在，THERMOLAST V系列新產(chǎn)品可提供經(jīng)濟(jì)高效的組合應(yīng)用。通過采用理想的雙組分注塑成型工藝參數(shù)，THERMOLAST V和聚酰胺這兩種組分可獲得出色的包膠結(jié)果。

（雅式橡塑網(wǎng)）

宜家承諾到2020年塑料產(chǎn)品100%可再生

家具制造巨頭宜家公司承諾到2020年將使100%的塑料產(chǎn)品都采用可再生和再生材料，但聚氨酯泡沫產(chǎn)品將被排除在外。

在不久前于荷蘭萊頓市召開的第10屆生物塑料會(huì)議上，宜家可持續(xù)性產(chǎn)品開發(fā)人員、全球零售服務(wù)部Per Stoltz發(fā)表主題演講，說道，到2020年，他們所用到的塑料將全部由可再生資源或回收料制成。

在再生材料方面，他補(bǔ)充說，他們主要集中于二代原料，這類材料有望能在再生系統(tǒng)中得到處置。

但是，在聚氨酯方面，盡管可以用可再生資源來生產(chǎn)多元醇，但到2020年仍無法具備通過完全可再生途徑來生產(chǎn)多元醇所需的基礎(chǔ)設(shè)施和能力。

宜家發(fā)言人Mike Creevy說，目前，他們未將聚氨酯泡沫包含在到2020年100%啟用可再生或再生材料的承諾中。

宜家在最近發(fā)布的可持續(xù)發(fā)展報(bào)告中說，宜家在2014財(cái)年開始與兩家供應(yīng)商合作測試一套系統(tǒng)，將能減少床墊所用的石油基泡沫比例。

從2015財(cái)年開始，宜家使用一種用15%大豆原材料制成的新型泡沫來制作其Malfors和Moshult品牌床墊。

報(bào)告稱，由于大豆生產(chǎn)被認(rèn)為與環(huán)境和社會(huì)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，所以他們從北美采購大豆油，其來源被隔離開來，且可追溯其源頭，而且供應(yīng)商要符合他們的供應(yīng)商行為規(guī)范“IWAY”。

Stoltz在主題演講中還說道，他們還在積極在他們所有的產(chǎn)品中使用可再生原材料，并對(duì)生產(chǎn)下腳料和原材料進(jìn)行再生用于制作泡沫。

Stoltz告訴與會(huì)代表，宜家力爭到2017年將把家居塑料產(chǎn)品中50%的不可再生材料變?yōu)樵偕牧稀?/p>

（工程塑料網(wǎng)）

歐洲制造商RPC Corby推出Euro擠壓瓶

波蘭一家蛋黃醬、黃芥末醬生產(chǎn)商WSP Spolem選擇了RPC Corby的Euro擠壓瓶。

采用這種擠壓瓶的特點(diǎn)是瓶子利用了多層聚丙烯（PP）/乙烯-乙烯醇塑料（EVOH）/PP的構(gòu)造，可以有效阻止氧氣進(jìn)入，延長保質(zhì)期。

RPC Corby是歐洲領(lǐng)先的廣口瓶和擠壓瓶制造商之一，容量從125 mL到4 L不等。用于保質(zhì)期較長的產(chǎn)品，例如番茄醬、果汁、湯、水果、蔬菜和嬰兒食品。

WSP Spolem總裁Michael Mius表示，Euro擠壓瓶的應(yīng)用范圍非常廣泛，十分具有吸引力，并能為他們進(jìn)一步發(fā)展品牌提供理想的解決方案。

（中塑在線）

Research Progress in Polymer/Aligned Graphene Composites

Lyu Qing， Yan Hongxia， Liu Chao
（School of Natural and Applied Science， Northwestern Polytechnical University， Xi’an 710129，China）

A series of approaches and their research progress of graphene’s directional alignments in polymer matrixs were reviewed，which include layer-by-layer self-assembly，filtration-induced self-assembly，evaporation-induced self-assembly，fieldinduced self-assembly，etc.. Then，the effects of graphene’s directional alignments on the properties of polymer composites were described，such as mechanical properties，conductive properties and thermal properties，etc.. Besides，the future development direction of polymer/aligned graphene composites was prospected.

graphene；polymer；directional alignment；progress

TB332

A

1001-3539（2016）02-0140-05

10.3969/j.issn.1001-3539.2016.02.028

*教育部博導(dǎo)基金項(xiàng)目（20136102110049），2015屆西北工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文重點(diǎn)扶持項(xiàng)目

聯(lián)系人：顏紅俠，教授，主要從事功能性高分子復(fù)合材料的研究

2015-11-12