三聚氰胺甲醛树脂复合材料的制备


      0.1wt%石墨烯/三聚氰胺甲醛树脂(GE/MF)复合材料的制备过程如下: 14.8 mg 氧化石墨和9.73 g(0.12 mol)37%甲醛溶液混合, 超声分散均匀后转移到四口烧瓶里, 搅拌、水浴加热至40℃, 滴加1 molL.1 NaOH 溶液调节pH 8.5~9.0, 继续升温到50℃, 加入5.04 g(0.04 mol)的三聚氰胺, 然后升温至80℃并保温反应; 维持反应液的pH 8.5~9.0, 取一滴反应液滴到冷水中产生白色丝状物为预聚体反应的终点;羟甲基化反应结束后向反应液中加入100 μL 水合肼还原反应1 h, 然后降温至40~50℃, 用乙酸调pH6.5~7, 搅拌40 min, 再将产物在140℃固化1 h. 改变氧化石墨的加入量制备不同石墨烯含量的石墨烯/三聚氰胺甲醛树脂复合材料.利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)表征复材料的微观形貌特征, 中可以看到复合材料的断面有明显层状纹理, 这正是外表面长满三聚氰胺甲醛树脂的片状石墨烯之间堆积整齐的表现. 能直接观察到的是长在石墨烯表面上的三聚氰胺甲醛树脂, 其内部包埋的石墨烯可在的TEM 图中观察到,由于石墨烯具有较大的尺寸, 所以会阻碍电子束在其内部沿表面方向的透射, 所以在中表现为黑色的条状.树脂, 三聚氰胺甲醛树脂与石墨烯构成黑白相间的条状纹理, 纹理均匀、紧致、呈平行排布的趋势, 这说明石墨烯包埋在三聚氰胺甲醛树脂内部, 二者之间形成了较强的相互作用力, 层状结构内GE 的前驱体GO 在三聚氰胺甲醛树脂中分布是较均匀的.GE/MF 复合材料的层状自组装 GOMF GE/MF XRD . 超声分散的GE 片与三聚氰胺、甲醛通过分子自组装形成“三明治”夹层结构. 石墨烯较大的平面尺寸(sheet size)是“三明治”夹层结构形成的一个重要条件, 且其尺寸越大石墨烯间的堆叠作用越强[29]. GE的前驱体GO 也存在这种尺寸效应, 此外其表面的含氧官能团既能与有机物产生氢键等弱相互作用,也能与其产生共价键等较强的相互作用,三聚氰胺上的氨基与甲醛以及GO 表面的环氧基发生反应, 使刚性的三聚氰胺甲醛树脂链嫁接在GO 表面上形成复合体. 复合体在反应生长过程中仍为片状结构, 且质量和表面“摩擦力”会逐渐增加, 前者导致GO 片惯性的增加, 后者导致GO 片接触后的作用力增加, 总的结果使复合体在溶液中的运动状态不易调整, 容易停留在平行堆叠的稳定状态, 形成“三明治”夹层结构。