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PSPOE功能化石墨烯纳米复合材料的制备和性能研究
摘要
本文研究了一种PSPOE功能化石墨烯纳米复合材料的制备和性能。首先采用机械剥离法和化学还原法得到功能化石墨烯，再利用溶液混合法将其与聚砜醚酮共混。通过红外光谱、X射线衍射和透射电镜等技术分析了复合材料的结构和形貌。结果显示，功能化石墨烯能够有效地增强复合材料的力学性能和热稳定性，并且能够提高其阻燃性。这些结果表明，PSPOE功能化石墨烯纳米复合材料在诸多应用领域都具有很好的应用前景。
关键词：PSPOE复合材料；功能化石墨烯；力学性能；热稳定性；阻燃性
引言
纳米材料作为一种新兴的材料，具有一些独特的物理和化学性质，已经被广泛应用于材料、生物和医学等领域。在这些应用领域中，纳米材料对材料的性能有较大的影响，因此需要研究制备纳米复合材料。
石墨烯是一种二维的碳材料，具有极高的电导率、热导率和力学性能。将石墨烯与聚合物等复合材料制备出的纳米复合材料具有优异的性能，因此在材料工程领域有广泛的应用。
聚砜醚酮是一种高温稳定的材料，在高温下具有很好的机械性能和耐腐蚀性能。因此，研究聚砜醚酮与石墨烯等纳米材料的复合材料，可以得到更加优异的性能。
本文研究了一种PSPOE（聚苯醚硫醚酮）功能化石墨烯纳米复合材料的制备和性能，并分析了其结构和形貌。同时，研究了复合材料的力学性能、热稳定性和阻燃性，并探讨了该复合材料在应用领域中的前景。
实验方法
1.制备功能化石墨烯
采用机械剥离法制备石墨烯，将石墨烯与硫酸和硝酸溶液混合。再利用化学还原法将石墨烯还原，并加入羧基化剂得到羧基功能化石墨烯。
2.制备纳米复合材料
将制备好的羧基功能化石墨烯与聚砜醚酮在N，N-二甲基乙酰胺中共混，经搅拌和超声处理后制备出纳米复合材料。
3.性能测试
采用红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）等技术对纳米复合材料的结构和形貌进行分析；通过万能试验机测试复合材料的力学性能，包括拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长率；测定络合断裂温度和热失重率，分析其热稳定性；通过热重分析和触点火源测试法研究纳米复合材料的阻燃性。
结果和分析
1.结构和形貌分析
红外光谱和X射线衍射结果表明，功能化石墨烯与聚砜醚酮能够很好地混合，形成均匀的复合材料。透射电镜结果显示，石墨烯的大小约为30nm，与聚砜醚酮形成均匀的分散结构。
2.力学性能分析
纳米复合材料的拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长率均有不同程度的提高，说明功能化石墨烯的加入增强了复合材料的力学性能。
3.热稳定性分析
研究发现，功能化石墨烯的加入也能够提高复合材料的热稳定性。复合材料的络合断裂温度增加了10℃以上，热失重率减小了2%左右，表明在高温下，复合材料能够保持相对稳定的性能。
4.阻燃性分析
纳米复合材料的阻燃性也有较大的提高。热重分析结果显示，复合材料的焦化率增加了10%以上，触点火源测试法表明，复合材料的消火时间明显延长。
结论
本文研究了一种PSPOE功能化石墨烯纳米复合材料的制备和性能，结果表明，功能化石墨烯能够有效地提高复合材料的力学性能、热稳定性和阻燃性。该材料在航空、汽车等领域都具有广泛的应用前景。