功能化石墨烯的热稳定性分析

石墨烯与聚合物进行熔融共混时，与蒙脱土一样也要经受较高的加工温度和较长的加工时间，因此，功能化石墨烯的热稳定性也是影响复合材料加工质量的关键因素。石墨烯、GNO及两种功能化石墨烯的TG和DTG曲线如图2-8所示。

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图2-8　石墨烯、GNO及功能化石墨烯的热失重图谱分析

由图2-8（a）可知，多层石墨烯微片的热稳定性十分优良，在测试温度范围内（50~800℃）几乎没有质量损失；石墨烯微片经酸化制备的GNO的热稳定性较差，在130℃后开始有质量损失，且在测试温度范围内一直有质量损失，从图2-8（b）中可以发现GNO在214℃和684℃出现两个最大分解速率，可以归为GNO片层上含氧基团的分解和结构缺陷的瓦解，GNO在300℃时的质量损失为3.17%，尽管损失量较小，但是GNO的含氧基团主要是羟基，为亲水基团，因此，GNO不适于直接与PPS进行熔融共混；GNO经过功能化改性后得到的功能化石墨烯CGN和BGN的热稳定性比GNO有一定的提升，两者均在200℃左右开始降解，同时，其热分解残余量均高于GNO，表明CTAB及Bz的引入除去了GNO中易分解的含氧基团；但从图2-8（a）可以明显观察到BGN的热稳定性高于CGN，300℃时BGN的质量损失为2.32%，CGN的质量损失则为4.92%，从图2-8（b）可以观察到CGN的DTG曲线上出现两个最大分解速率分别在227℃和320℃，应为石墨片层上CTAB的分解温度，BGN在343℃时出现一个最大分解速率，应为引入到石墨烯片层上的Bz的分解；除此之外，从图2-8可以观察到GNO及功能化石墨烯的热分解残余量都很高，表明酸化制备的GNO自身带有的含氧基团较少，且功能化改性引入的CTAB和Bz的含量也较少，这也与前期的研究相佐证。综合考虑，BGN比CGN更适宜与PPS进行熔融插层复合。