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3 结果与讨论 10
3.1 GO的表征 10
3.1.1 FTIR表征 10
3.1.2 XRD表征 10
3.1.3 ζ电位 11
3.2 GO/xNBR复合材料性能表征 12
3.2.1 凝胶过程讨论 12
3.2.2 XRD 14
3.2.3 硫化性能 15
3.2.3 交联网络结构 16
3.2.4 Nint模型 17
3.2.5 物理机械性能 18
3.2.6 动态力学性能 19
3.2.7 热稳定性 20
3.2.8 导热性能 21
3.2.9 耐溶剂性能 22
结 论 24
致 谢 25
参考文献 26
1 绪论
1.1 引言
橡胶拥有良好的弹性和强度，因此广泛应用于密封、减震等各个领域[1]，工业生产的发展带来对橡胶制品越来越高的要求，为了提高其物理机械性能，耐热、导电等性能，已经发展了一系列填料，如炭黑[2]、金属填料、陶瓷[3]等。但是陶瓷等传统填料成本高，且通常填充份数多，容易使橡胶力学性能降低[4]。炭黑填充时使用量大且生产过程中容易造成环境污染，因此寻找高效的填料是近年来的研究热点[5]。
石墨烯由单层碳单原子构成，呈二维六边形网状片层结构，比表面积很高（2600 m2·g-1）。具有力学强度高（机械硬度1060 GPa）及导热性能好（3000 W·m-1·k-1)）等优点[6]，但其制造成本高且缺乏与复合材料键合用的官能团，因此很少直接被作为填料使用。氧化石墨烯（Graphene Oxide, GO）是还原法制备石墨烯的前体材料[7]，因此制造工艺更加简单，且原料为天然石墨，廉价易得。氧化石墨烯的表面有大量的含氧基团，能够通过氢键作用与水分子结合，从而形成稳定的水分散液[8]，与胶乳形成很好的混合。且氧化石墨烯化学稳定性强[9]，可提升橡胶的力学性能，导热及阻隔等性能。因此氧化石墨烯填充的橡胶复合材料成为近年来科研工作者的研究重点。
图 1.1 氧化石墨烯的结构简图
1.2 GO的制备
GO通常以天然石墨为原料，通过强氧化剂的作用在其表面引入含氧基团，同时水分子插层，层间距逐渐变大，最后在机械搅拌或超声的条件下剥离获得GO[10]。GO的制备通常包括Brodie法[11]，Staudenmaier法[12]和Hummers法[13]。相比于其他两种方法，Hummers法的应用最为广泛。因为该法制备时间短、毒性低，安全性高且产物易于溶胀剥离。Hummers法通常以天然鳞片石墨为原料，采用KMnO4和NaNO3为强氧化剂将石墨氧化，控制温度反应后加以超声剥离，最终制得GO。
1.3 GO的性质
GO通常用Hummers法制备，这种方法制备的GO单层片的厚度约为1 nm[14]，拥有很强的力学性能（断裂强度为63 GPa[15]，硬度为40 GPa[16]）和良好的阻隔性能[17]。不同的氧化工艺将会影响氧化石墨稀的结构和氧化程度,而这些最终对氧化石墨烯的层片大小和厚度等会产生重要的影响。
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