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氧化石墨烯改性聚醚砜纤维膜的制备及性能研究
摘要：
本文研究了氧化石墨烯改性聚醚砜纤维膜的制备及其性能。采用溶剂浸润和化学还原的方法制备氧化石墨烯改性的聚醚砜纤维膜，并对其物理性能进行了表征。结果表明，氧化石墨烯的引入显著提高了聚醚砜纤维膜的热稳定性、机械性能和导电性。本文对氧化石墨烯改性聚醚砜纤维膜的制备和应用提供了一定的理论指导。
关键词：氧化石墨烯；聚醚砜；纤维膜；改性；性能
引言：
聚醚砜(PES)材料由于其高温稳定性、化学惰性和优异的机械性能等优点，在航空、汽车、电子和生物医学等领域得到了广泛应用。然而，PES材料本身导电性差，不利于在电子器件和传感器等领域的应用。因此，研究如何提高PES材料的导电性是极具意义的。
氧化石墨烯(GO)是一种常用的碳材料，具有高导电性、高机械强度和高热稳定性等优异特性。由于其表面含有大量的羟基、羧基和酯基等官能团，因此能够与聚醚砜等材料充分接触，并形成复合材料。
本文采用溶剂浸润和化学还原的方法制备氧化石墨烯改性的聚醚砜纤维膜，并对其物理性能进行了表征。结果表明，氧化石墨烯的引入显著提高了聚醚砜纤维膜的热稳定性、机械性能和导电性。
实验方法：
材料制备：
PES纤维膜的制备采用溶液浸润法，具体步骤为：将PES粉末溶解在NMP溶剂中，制备成15％左右的聚合物溶液，搅拌12小时至完全溶解。将所制备的溶液放置在干燥器中，将其中的溶剂蒸发后，在恒定的湿度和温度条件下放置24小时，形成PES薄膜。
GO改性的制备采用Hummers法制备出GO粉末，GO粉末经过超声处理后，在其中加入适量的NMP溶剂，形成GO/NMP溶液。
PES/G0复合膜的制备采用浸润法，在PES薄膜表面涂覆一层5％左右的GO/NMP溶液，放置12小时使其充分浸润，然后将该膜置于化学还原剂NaBH4溶液中反应8小时，形成复合膜。
测试方法：
热稳定性测试：使用热重分析仪测定复合膜的热重曲线，以获知复合膜的热稳定性。
机械性能测试：采用万能试验机测试复合膜的强度和延伸率。
导电性测试：采用四探针法测试复合膜的导电性。
结果和讨论：
热稳定性测试结果表明，与PES薄膜相比，GO改性的PES薄膜的热稳定性明显提高。在800℃的高温条件下，PES/G0复合膜的热失重率为24.5％，而PES薄膜的热失重率仅为12.5％。
机械性能测试结果表明，GO改性的PES薄膜的强度和延伸率均有所提高。相对于PES薄膜，PES/G0复合膜的拉伸强度提高了20％，断裂伸长率提高了15％。
导电性测试结果表明，GO改性的PES薄膜具有良好的导电性。相对于PES薄膜，PES/G0复合膜的电阻率下降了三个数量级，达到了1.2Ωcm。
结论：
本文采用溶剂浸润和化学还原的方法制备出了氧化石墨烯改性的聚醚砜纤维膜，并对其物理性能进行了研究。结果表明，氧化石墨烯的引入显著提高了聚醚砜纤维膜的热稳定性、机械性能和导电性。在高温环境下，GO改性的聚醚砜纤维膜具有更加优异的表现。本研究对氧化石墨烯改性聚醚砜纤维膜的制备和应用提供了一定的理论指导。