氧化石墨烯和木质素纳米杂化物增强酚醛树脂
摘要：
利用不同填料的协同效应是开发高性能聚合物纳米复合材料的重要策略。 本工作成功地获得了由氧化石墨烯(GO)和碱木质素(L)组成的新型杂化纳米粒子，并充分研究了苯酚甲醛(PF)树脂的增强效果。 用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、透射电子显微镜、热重分析和拉曼光谱对GO-L纳米复合材料的结构、形貌和性能进行了表征。 动态力学分析结果表明，GO-L增强PF树脂比单一添加的GO和木质素具有更好的重量比。 研究了GO-L填充率对PF储存模量的影响。 结果表明，随着GO-L（3：7）杂化物的加入，PF的储存模量从2015MPa提高到3675MPa。
关键词：
氧化石墨烯，碱木质素，酚甲醛，增强剂，热稳定性
前言：
聚合物纳米复合材料由聚合物基体和分散填料组成。 1纳米颗粒的类型在聚合物的增强中起着重要的作用。 2据报道，聚合物纳米复合材料中的增强在很大程度上取决于纳米粒子在聚合物基体中的分散以及纳米粒子与聚合物基体之间的界面相互作用。 3最近，聚合物纳米复合材料的杂化增强材料越来越被接受。 4在这种背景下，两种纳米颗粒在一种混合纳米颗粒中的组合引起了人们的极大兴趣。 5目前，杂化纳米粒子已被用作高性能纳米复合材料的增强材料。 6同时，利用杂化纳米粒子作为增强相，增强了纳米复合材料的性能，引入了一些新的性能，或解决了团聚现象和界面粘附的一些问题。 混合纳米粒子的设计可以达到协同效应，并赋予宿主基质更好的性能。 7
由于其独特的结构和优异的性能，D作为聚合物基体的理想增强剂。 8-10GO本质上是石墨烯纳米片，其中含氧官能团被认为以羧基、羟基和环氧基的形式存在于基面和边缘。 11-13GO的含氧官能团被发现具有亲水性，可以很容易地分散在水中作为单独的薄片形成稳定的悬浮液。 14此外，这些官能团改善了GO与聚合物基体之间的界面相互作用，为开发具有显著力学和热性能的GO基纳米复合材料铺平了道路。 目前，GO已被广泛用作增强聚合物的单一纳米粒子。 结果表明，GO在聚合物中起着有效的作用，是聚合物复合材料的理想增强剂。但是，由于范德华力强、氢键相互作用弱，高GO含量的掺入有聚集的趋势。 20，21GO在聚合物纳米复合材料中的增强效率在很大程度上受到限制，因为这种聚合物分散纳米填料在高负载水平上倾向于在聚合物基体中团聚。 14，22与其他一些材料复合有助于提高与聚合物的相容性，并取得协同增强效果。 23
由于天然聚合物的无毒性、生物降解性、广泛的可用性和生物相容性，其应用受到了广泛的关注。 El Miri等人。 已实现纤维素作为杂化纳米粒子，以提高聚乙烯醇(PVA)纳米复合材料的性能24Pandele等。 证明了GO增强壳聚糖-PVA具有较高的力学性能和生物活性。 25在这些天然聚合物中，木质素引起了许多关注。 木质素是一种高度分枝的三维生物聚合物，具有多种官能团，为化学和生物相互作用提供活性中心。 碱木质素(L)是一种低成本的商业技术木质素，由带负电荷的刚性大分子组成，可溶于水。 28由于其天然丰富、成本低的优点，被应用于抗氧化剂、填料、分散剂和乳化剂。 Yang等人， 采用木质素衍生物作为GO在水中的分散剂，取得了很好的效果。 29除纤维素外，没有任何其他可再生和可生物降解的自然资源比木质素更丰富。 近年来，木质素基聚合物复合材料受到了研究界的关注。 正在加紧努力，利用木质素作为一种低成本的生态友好增强材料来制备高性能复合材料。 31,32它在AL分子中含有苯环，这使得木质素在水溶液中分散GO具有潜在的用途，因为GO与木质素之间存在pai-pai键相互作用的可能性，这有助于防止GO的不可逆团聚体。
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