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氧化石墨烯表面改性聚乳酸薄膜的制备与性能研究的任务书
任务书
一、研究背景和意义
随着人们对环境保护和可持续发展的不断关注，生物可降解材料逐渐成为研究热点。而作为一种重要的生物可降解材料，聚乳酸（PLA）具有很多优良的性质，如良好的可塑性、降解性及生物相容性等，因此在医学、食品包装等领域得到了广泛应用。然而，纯PLA存在一些不足之处，如机械性能较差、透明度低、易被水解等，这限制了其广泛应用。
为了提高PLA的性能，许多方法被不断研究和发展，其中表面改性是一种有效的方法。而氧化石墨烯（GO）作为一种新型的纳米材料，具有很高的比表面积、热稳定性和强的力学性能等特点，可用于改性各种材料。将GO与PLA复合，可以有效改善PLA的力学性能和透明度，并保持其生物相容性。而聚乳酸薄膜作为PLA的常见形态，其性能的改善对其应用具有重要意义。
因此，本研究旨在通过将氧化石墨烯引入PLA薄膜中进行表面改性，探究GO对PLA薄膜性能的影响，为PLA的合理应用提供一定的理论和实践依据。
二、研究内容和方法
1.研究内容
（1）石墨烯氧化
石墨烯氧化是制备GO的关键步骤。本研究将采用改进的Hummers方法，通过对氧化石墨烯进行超声剥离、酸洗等处理，获得高质量的GO材料。
（2）PLA薄膜制备
PLA薄膜是PLA的一种常见形态，常用于食品包装等领域。本研究将采用溶液浇铸法制备PLA薄膜。
（3）PLA薄膜与GO复合
将制备好的GO与PLA薄膜进行复合，通过调节GO的掺加量，探究GO对PLA薄膜性能的影响，验证GO的适宜掺杂量。
（4）PLA薄膜表面改性
将GO掺杂的PLA薄膜进行表面改性，通过处理获得具有优异性能的PLA薄膜。
（5）性能测试
测试改性后的PLA薄膜的力学性能、热稳定性、透明度等性能，并将改性后PLA薄膜与未改性PLA薄膜进行对比分析，以探究GO对PLA薄膜性能的影响。
2.研究方法
（1）石墨烯氧化
改进Hummers方法：将3克天然石墨添加到250mL的硝酸（HNO3）溶液中，4小时后搅拌均匀，在0°C下缓慢滴加冰醋酸（CH3COOH），同时加入45mL浓硝酸和15mL高锰酸钾（KMnO4），搅拌8小时。接着，在50mL10%的HCl与200ml的去离子水中多次洗涤，再用70%的乙醇进行超声剥离，获得高质量的GO。
（2）PLA薄膜制备
将PLA加入甲酸/二氯甲烷混合溶液中，通过溶液浇铸制备PLA薄膜。
（3）PLA薄膜与GO复合
将GO加入PLA溶液中，并在250r/min的条件下搅拌4小时，制备GO掺杂的PLA薄膜。
（4）PLA薄膜表面改性
通过表面改性方法，如化学修饰、等离子体处理等，改进GO掺杂的PLA薄膜的表面性质。
（5）性能测试
测试改性后的PLA薄膜的力学性能、热稳定性、透明度等性能，并将改性后PLA薄膜与未改性PLA薄膜进行对比分析。
三、研究时间进度和预期结果
1.研究时间进度
第一阶段：确定实验方案，石墨烯氧化（1周）
第二阶段：PLA薄膜制备及GO掺杂PLA薄膜制备（2周）
第三阶段：PLA薄膜表面改性（2周）
第四阶段：性能测试及结果分析（3周）
第五阶段：撰写研究报告和论文（1周）
2.预期结果
通过改性后的PLA薄膜的性能测试，探究GO的掺加量对PLA薄膜性能的影响，以及表面改性方法对GO掺杂PLA薄膜性能的改善情况。预期结果是可以获得具有良好透明度、高强度和热稳定性、与生物相容性的PLA薄膜，并为PLA的进一步应用提供理论和实践基础。
四、研究经费和人员分配
1.研究经费
本课题的经费主要涵盖以下方面：学术论文资料的购买、实验器材的购置、实验耗材的购置、课题工作者参与学术交流和论坛的差旅等。
2.人员分配
本研究计划由一名博士研究生主持，实验室教师负责课题的指导与督导，另聘请熟悉相关技术的实验员协助完成实验工作。
五、研究成果及应用前景
1.研究成果
经过本研究，可获得掺有不同GO掺加量的PLA薄膜，并通过表面改性获得表面性能改进的PLA薄膜。经过对其性能的研究，验证复合改性后的PLA薄膜具有更好的透明度、力学性能和生物相容性，可用于食品包装等应用领域。
2.应用前景
本研究通过采用氧化石墨烯与PLA的复合，通过表面改性，制备出高性能的PLA薄膜，为PLA的更广泛应用提供了新的思路和方法。改性后的PLA薄膜可用于食品包装、医学材料等领域，既保证了产品的安全性和质量，又促进了环境保护和可持续发展。