聚乳酸/石墨烯复合材料制备工艺研究开题报告

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1. 研究目的与意义

研究聚乳酸/石墨烯复合材料的制备过程中出现的问题，如石墨烯最适合的含量与pla在高温下容易分解，其热压温度和时间是要优化的主要因素。

聚乳酸是以乳酸单体为原料通过聚合得到的高分子材料。其拥有良好的生物降解性和物理力学性能，可以广泛应用于生物医学工程、涂料、薄膜、热塑材料、纺织和包装等工程领域。石墨烯是现今最理想的二维纳米管材料。由于其具有优异的电、热、磁、和力等性能而获得了广泛的研究和应用。近年来大量研究报道了将石墨烯与pla复合制备高性能pla基纳米复合材料，并取得了可喜的研究进展。其最主要的方法是将pla内加入材料后抽滤再热压。其首先要考虑石墨烯的含量，另外，pla温度高了容易分解，所以其热压温度和时间是优化的主要因素。

研究内容：

2. 国内外研究现状分析

聚乳酸由于其良好的生物降解能力和机械性能，广泛应用于生物医学工程、薄膜、热塑材料和包装等领域。但其结晶度低、结晶速度慢、降解周期难以控制等缺点限制了其在日用塑料方面的应用。为了改善其性能可对pla 进行改性，其主要包括化学改性和物理填充改性。化学改性主要通过将乳酸和其它物质进行共聚，然后扩链形成嵌段共聚物；或者在pla中加入多官能团的交联剂，如邻苯二甲酸二辛酯(dop)，进行交联改性。通过共聚或交联的方式能有效提高pla 的力学性能和热稳定性能。物理改性主要通过在pla 基体中添加填料来获得高性能的pla 复合材料。常用的填料有淀粉、玻璃纤维和纳米填料等。其可通过熔融共混法、溶液共混法、原位聚合法等工艺来制备。

在journal of polymer science part b:polymer physics中，i. h. kim等采用剥离的石墨烯(eg) 为pla 的纳米填充改性剂，用啮合型同向旋转双螺杆挤出机通过熔融共混法制备了一系列pla／eg 纳米复合材料，并对比研究了eg 和天然石墨(ng) 对pla 结构和性能的影响。研究结果表明，eg 有效提高了pla 的力学性能，而且eg 比ng 更有效。

在polymer degradation and stability这片文章中，m. murariu 等采用熔融共混法制得pla／膨胀石墨复合材料，膨胀石墨的加入显著改善了pla 的力学性能和热稳定性能。

3. 研究的基本内容与计划

1.研究内容：

①通过改良hummers法制得氧化石墨烯，再经维生素c还原制得还原氧化石墨烯。

②采用溶液共混法将rgo粉末与聚乳酸颗粒一起溶于n,n-二甲基甲酰胺溶液，按照rgo粉末含量的不同，经干燥分别制得质量分数为0%、0.1%、0.2%、0.3%的石墨烯/聚乳酸复合薄膜。

4. 研究创新点

本实验的创新之处在于，在聚乳酸/石墨烯复合材料的制备中，采用0.1%、0.2%、0.3%不同质量分数来制备复合薄膜，从而研究最适合用于制备聚乳酸/石墨烯复合材料的工艺方法，从而选择出性能最佳的配比方案，从而实现制备过程的优化。