功能化石墨烯-聚乳酸納米復(fù)合材料的制備及性能.pdf

1、石墨烯（Graphene）作為新穎的二維材料在科研和工業(yè)領(lǐng)域成為熱點(diǎn)。因其優(yōu)異的機(jī)械、光、電、熱等性能，石墨烯可用作納米填料制備聚合物納米復(fù)合材料；即使添加少量的石墨烯，即可實(shí)現(xiàn)聚合物基體物理性能的顯著提高。通常情況下，納米填料只有在聚合物基體中分散均勻、且與基體形成較強(qiáng)界面粘附才能發(fā)揮其良好作用。石墨烯大的比表面積和加強(qiáng)的片層間范德華力使其很難在聚合物中形成穩(wěn)定的單片層分散；因此，需要對(duì)石墨烯進(jìn)行功能化改性。
　　聚乳酸(PLA

2、)是具有生物降解性和生物相容性的聚合物材料，在藥物控釋、組織工程等生物醫(yī)用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，PLA力學(xué)強(qiáng)度低、結(jié)晶速度慢、脆性較大等缺點(diǎn)限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。
　　本文針對(duì)聚乳酸力學(xué)性能較差的缺點(diǎn)和石墨烯片層易聚集的問題，選用左旋聚乳酸（PLLA）為主要基體材料，以獲得高性能的聚乳酸/石墨烯復(fù)合材料為目的；通過氧化石墨烯與 L-乳酸原位縮聚，在石墨烯表面接枝聚乳酸，并將功能化的石墨烯與PLLA溶液共混制備復(fù)合材料，研究石

3、墨烯的添加對(duì)PLLA性能的影響；通過靜電紡絲法制備改性石墨烯/聚乳酸復(fù)合納米纖維，探索其用于組織工程中的潛力。本論文具體研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　?。?）采用一種簡(jiǎn)單的方法對(duì)石墨烯進(jìn)行改性，首先通過優(yōu)化的 Hummers方法制備氧化石墨烯（GO），再利用GO表面的含氧基團(tuán)（羥基、羧基）與乳酸分子進(jìn)行共價(jià)修飾，GO與L-乳酸(1:3)在甲苯溶液中發(fā)生原位縮聚，獲得表面接枝聚乳酸的功能化石墨烯。利用傅里葉紅外光譜、X射線光電子能譜、原子

4、力顯微測(cè)試、熱重分析等測(cè)試方法證明聚乳酸成功地接枝在石墨烯片表面，分散性研究顯示改性后的石墨烯（GO-g-PLLA）能在有機(jī)溶劑中均勻分散。
　?。?）通過溶液共混法制備一系列改性石墨烯/PLLA納米復(fù)合材料，并通過拉伸測(cè)試、掃描電鏡、差示掃描量熱儀、偏光顯微鏡、X射線衍射對(duì)復(fù)合材料的性能進(jìn)行研究。結(jié)果顯示GO-g-PLLA能在PLLA基體中均勻分散，且增強(qiáng)填料與基體界面相互作用；復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度高于PLLA，當(dāng)填料含量為3.0

5、 wt％時(shí)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到60 MPa。GO-g-PLLA的加入提升PLLA結(jié)晶性能，促進(jìn)鏈段移動(dòng)，晶核形成，加速結(jié)晶，且GO-g-PLLA的加入不改變PLLA的晶型和結(jié)晶機(jī)制。
　?。?）通過靜電紡絲法制備一系列改性石墨烯/PLLA復(fù)合納米纖維。通過掃描電鏡、透射電鏡、接觸角測(cè)試、拉伸測(cè)試、差示掃描量測(cè)試、熱重分析對(duì)復(fù)合材料的物理化學(xué)性能進(jìn)行研究，結(jié)果顯示納米纖維具有一定取向，GO-g-PLLA能在納米纖維中均勻分散。石墨烯對(duì)PL