石墨烯及氧化石墨烯增强PE–UHMW复合材料进展.pdf

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1、第44卷,第5期工程塑料应用Vol.44,No.51302016年5月ENGINEERINGPLASTICSAPPLICATIONMay2016doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2016.05.030石墨烯及氧化石墨烯增强PE–UHMW复合材料进展1,221222黄华栋,倪自丰,周歆瑶,庞文超,黄国栋,赵永武(1.苏州工业职业技术学院,江苏苏州215104;2.江南大学机械工程学院,江苏无锡214122)摘要:从力学性能、化学稳定性和摩擦学性能3个方面,叙述了石墨烯及氧化石墨

2、烯增强超高分子量聚乙烯(PE–UHMW)复合材料的研究现状。根据PE–UHMW复合材料所表现出来的优异性能可知,新型复合材料拥有优异的力学性能,在不远的将来将会取代目前广泛使用的交联聚乙烯材料,并将获得举足轻重的地位。关键词:石墨烯;氧化石墨烯;超高分子量聚乙烯;复合材料;力学性能中图分类号:TH145.4文献标识码:A文章编号:1001-3539(2016)05-0130-04ResearchProcessofGrapheneandGrapheneOxideReinforcedPE–UHMWCom

3、posites1,221222HuangHuadong,NiZifeng,ZhouXinyao,PangWenchao,HuangGuodong,ZhaoYongwu(1.SuzhouInstituteofIndustrialTechnology,Suzhou215104,China;2.SchoolofMechanicalEngineering,JiangnanUniversity,Wuxi214122,China)Abstract:Theresearchstatusofgrapheneandgr

4、apheneoxidereinforcedultra-highmolecularweightpolyethylene(PE–UHMW)compositeswerereviewedfromthreeaspectsofmechanicalproperties,chemicalstabilityandtribologicalproperties.Astheexcellentperformanceshownfromthesecomposites,thesecompositeshaveexcellentmec

5、hanicalpropertiesandtheywillinsteadofcurrentwildlyusedPE-Xandplayadecisiveroleinthenearfurther.Keywords:graphene;grapheneoxide;ultra-highmolecularweightpolyethylene;composite;mechanicalproperty超高分子量聚乙烯(PE–UHMW)是一种具有低摩擦系际应用中,为了充分发挥其优良性质,改善其较低的分散性数,较好的化学

6、稳定性、较高的冲击强度和高耐磨损性能的和溶解性,需要对其进行功能性活化处理。氧化石墨烯(GO)优异工程塑料,被广泛地应用在医疗、采矿、油气资源开发、便是石墨烯功能化后的衍生物,基本结构同石墨烯一致为二纺织、化工和耐磨管道等行业,特别是在医疗领域,其作为人维平面结构,其片层表面和边缘富含大量的含氧活性基团,工关节材料被广泛地应用。但在使用过程中,由于其表面如羟基(C—OH)、羧基(—COOH)、羰基(C=O)等。因GO硬度低及磨损产生的磨粒容易导致骨溶解等问题,限制了片层具有典型的褶皱型结构,且富含大

7、量的含氧活性官能PE–UHMW在人工关节领域的应用。因此,对PE–UHMW团,所以,可以利用含氧活性官能团的不同化学反应性,与多的力学性能和摩擦磨损性能的改善是非常必要的,很多研究种特定的基团和功能分子进行多种共价反应,具有良好的分散性和亲水性,更容易与聚合物形成纳米高分子复合材料。已经进行。笔者综述了PE–UHMW/石墨烯、PE–UHMW/GO复目前,为了提高PE–UHMW的摩擦磨损性能和力学[1]合材料在生物医疗领域的研究现状。性能的研究包括交联增强PE–UHMW、无机填料增强[2–3][4–5

8、]1GO的制备PE–UHMW、碳纳米材料增强PE–UHMW。然而,这GO的首次合成可以追溯到1898年的Brodie法,之后些复合材料的填料添加含量高,成本高,限制了其未来的广[7]又出现了Staudenmaier法和Hummers法等。后来出现的泛应用。因此,开发一个新的低成本且拥有显著优异性能的电化学氧化法和对3种化学氧化方法的改进,从而缩短了反PE–UHMW基复合材料,是一项紧迫且具有挑战的任务。[6]2004年曼彻斯特大学A.K.Geim等通过胶带剥离*国家自

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