章石墨烯及其改性技術/ 001

節石墨烯/ 001

一、簡介/ 001

二、石墨烯的結構/ 002

三、性能特性/ 003

四、制備方法/ 004

第二節石墨烯基宏觀體/ 009

一、石墨烯基宏觀體材料簡介/ 009

二、石墨烯基宏觀體的制備方法/ 010

第三節石墨烯功能化改性/ 014

一、改性的必要性/ 014

二、石墨烯的共價功能化改性/ 014

三、石墨烯的非共價修飾改性/ 017

四、石墨烯改性聚合物/ 018

第四節石墨烯改性聚合物復合材料/ 018

一、簡介/ 018

二、石墨烯改性聚合物復合材料的制備方法/ 019

三、石墨烯改性聚合物復合材料的表征與建模/ 020

四、石墨烯改性聚合物復合材料的結構性應用/ 020

五、石墨烯改性聚合物復合材料的功能性應用/ 022

六、研究與發展/ 023



第二章石墨烯改性通用塑料/ 024

節石墨烯改性聚乙烯/ 024

一、功能化石墨烯改性PE薄膜/ 024

二、石墨烯改性HDPE導電復合材料/ 025

三、油酸功能化石墨烯改性PE導電復合材料/ 026

四、石墨烯/碳納米管協同改性HDPE復合材料/ 027

五、烷基化氧化石墨烯改性HDEP復合膜/ 028

六、石墨烯改性復合薄膜用LDPE/ 029

七、石墨烯改性PE復合膜/ 030

八、氧化石墨烯改性UHMWPE/ 034

九、氧化石墨烯改性UHMNPE耐磨復合材料/ 035

十、輻照交聯氧化石墨烯改性UHMWPE/ VE復合材料/ 036

十一、氧化石墨烯改性UHMWPE復合材料/ 037

十二、輻照交聯氧化石墨烯改性UHMWPE復合材料/ 037

十三、氧化石墨烯改性UHMWPE復合材料/ 038

十四、石墨烯改性HDPE/UHMWPE導電復合材料/ 039

十五、石墨烯微片改性UHMWPE導電復合材料/ 039

十六、石墨烯改性UHMWPE導電復合材料/ 040

十七、低缺陷石墨烯改性UHMWPE復合材料/ 041

第二節石墨烯改性聚丙烯/ 043

一、石墨烯改性PP的研究/ 043

二、石墨烯改性PP納米復合材料/ 049

三、氧化石墨烯改性苎麻/PP復合材料/ 050

四、石墨烯微片改性PP納米復合材料/ 051

五、乙二胺共價功能化石墨烯片改性PP-g-MAH增容PP納米復合材料/ 053

六、氧化石墨烯改性SiO2/PP復合材料/ 054

七、修飾氧化石墨烯改性PPR復合材料/ 055

八、石墨烯微片改性PP/HDPE復合材料/ 057

九、氧化石墨烯改性PP/PA6復合材料/ 057

第三節石墨烯改性聚氯乙烯/ 058

一、石墨烯改性PVC的研究/ 058

二、石墨烯改性納米CaCO3/PVC雜化材料/ 065

三、石墨烯改性納米CaCO3/PVC復合樹脂/ 065

四、石墨烯改性PVC抗靜電復合材料/ 067

第四節石墨烯改性聚苯乙烯/ 068

一、石墨烯改性PS的研究/ 068

二、GS-EDA/CNTs協同改性PS納米復合材料/ 072

三、用水輔助混煉擠出石墨烯改性聚苯乙烯復合材料/ 074

四、氧化石墨烯改性硬脂酸丁酯微膠囊相變填料/聚苯乙烯復合材料/ 075

五、氧化石墨烯改性PS復合材料/ 076

六、乙二胺接枝氧化石墨烯（EDA-GO）改性CPE/PS納米復合材料/ 077

七、功能化石墨烯改性PS復合材料/ 078

八、功能化石墨烯改性POE/PS納米復合材料/ 079

九、功能化石墨烯片/碳納米管協同改性PS納米復合材料/ 080

十、石墨烯改性PS導電復合材料/ 082

十一、還原氧化石墨烯改性PS導電復合材料/ 083



第三章石墨烯改性工程塑料/ 085

節石墨烯改性尼龍/ 085

一、石墨烯改性PA6的研究/ 085

二、氧化石墨烯改性高流動性PA6/ 087

三、氧化石墨烯改性PP/PA6/ 088

四、石墨烯微片改性PA6/ 089

五、石墨烯改性碳纖維增強PA6復合材料/ 090

六、氧化石墨烯改性MC尼龍復合材料/ 091

七、石墨烯改性MC尼龍的力學與摩擦性能/ 092

八、氧化石墨烯改性PA11/ 093

九、石墨烯改性PA612/ 094

十、石墨烯改性PA46復合材料/ 096

十一、石墨烯改性PA66的研究/ 097

第二節石墨烯改性聚碳酸酯/ 099

一、簡介/ 099

二、石墨烯改性高韌性高剛性玻璃纖維增強PC/ 099

三、用旋塗法制備石墨烯改性PC復合膜/ 101

第三節石墨烯改性聚對苯二甲酸乙二醇酯/ 103

一、簡介/ 103

二、原位聚合制備石墨烯改性PET/ 103

三、石墨烯改性PET納米復合材料/ 105

四、石墨烯改性PET抗靜電纖維/ 107

第四節石墨烯改性聚對苯二甲酸丁二醇酯/ 109

一、石墨烯改性PBT的研究/ 109

二、溶液共混法制備石墨烯改性PBT復合材料/ 114

三、石墨烯微片改性PBT復合材料/ 116

四、石墨烯/次磷酸鋁改性PBT阻燃復合材料/ 117

五、多層石墨烯/碳納米管改性PBT導電復合材料/ 119

六、石墨烯/碳納米管改性PBT導電復合材料/ 120

第五節石墨烯改性聚甲基丙烯酸甲酯/ 121

一、氧化石墨烯改性PMMA復合材料/ 121

二、表面修飾氧化石墨烯納米帶改性PMMA/ 122

三、氧化還原石墨烯改性PMMA導電復合材料/ 124

四、聚苯胺化石墨烯改性PMMA復合材料/ 125

五、氧化石墨烯改性PMMA義齒修復材料/ 126

第六節石墨烯改性氟塑料/ 127

一、氧化石墨烯改性PTFE納米復合材料/ 127

二、石墨烯/碳納米管改性PTFE/ 129

三、石墨烯改性PTFE/ 131

四、氧化石墨烯改性聚偏氟乙烯超濾膜/ 132

第七節石墨烯改性聚酰亞胺/ 134

一、氧化石墨烯改性PI耐高溫復合材料/ 134

二、石墨烯改性PI介電復合材料/ 136

三、石墨烯/納米TiO2改性PI混合基質膜/ 137

四、氧化石墨烯/Ag納米粒子改性PI混合基質膜/ 138

五、石墨烯改性PEI吸附材料/ 140

六、石墨烯改性PI復合膜/ 140

七、石墨烯改性PI高介電常數復合膜/ 142

八、石墨烯改性PI復合材料/ 144

第八節石墨烯改性聚砜/ 146

一、氧化石墨烯改性聚醚砜雜化荷正電納濾膜/ 146

二、固定化溶菌酶/氧化石墨烯改性聚醚砜雜化超濾膜/ 147

三、石墨烯/納米TiO2改性聚醚砜超濾膜/ 148

第九節石墨烯改性聚醚醚酮與聚苯硫醚/ 150

一、石墨烯改性碳纖維/PEEK/ 150

二、石墨烯改性PPS纖維/ 152

第十節石墨烯改性環氧樹脂塑料/ 153

一、研究現狀/ 153

二、石墨烯/環氧樹脂復合材料/ 156

三、氨基改性氧化石墨烯、改性環氧樹脂/ 156

四、氧化石墨烯改性環氧樹脂復合材料/ 157

五、石墨烯改性碳纖維增強環氧樹脂復合材料/ 158

六、氧化石墨烯改性碳纖維增強環氧樹脂復合材料/ 160

七、石墨烯改性碳纖維增強環氧樹脂復合材料的壓縮性能/ 161

八、石墨烯/SiO2雜化材料增強增韌環氧樹脂復合材料/ 162

九、酸化石墨烯/碳納米管雜化材料改性環氧樹脂復合材料的拉伸性能/ 164

十、石墨烯/碳納米管雜化材料改性環氧樹脂的力學性能/ 165

十一、石墨烯/碳納米管雜化材料改性環氧樹脂/ 166

十二、石墨烯/納米ZnO改性環氧樹脂復合材料/ 168

十三、石墨烯微片改性環氧樹脂復合材料的電性能/ 168

十四、石墨烯改性無機粒子/環氧樹脂復合材料的導電性能/ 169

十五、石墨烯/多壁碳納米管改性環氧樹脂的導電性能/ 170

十六、石墨烯改性環氧樹脂復合材料的介電性能（一）/ 171

十七、石墨烯改性環氧樹脂復合材料的介電性能（二）/ 172

十八、石墨烯改性碳纖維增強環氧樹脂復合材料的導熱性能/ 173

十九、石墨烯/氮化硼改性環氧復合材料的導熱性能/ 174

二十、石墨烯（GNS）/多壁碳納米管（MWCNTs）改性環氧（EP）復合材料的導熱性能/ 176

二十一、石墨烯改性環氧樹脂復合材料的阻燃性能/ 177

二十二、石墨烯/氧化鎳/二氧化鈦納米管協效改性環氧樹脂的阻燃性能/ 178

二十三、石墨烯素改性環氧樹脂的阻燃性能/ 180

二十四、改性氧化石墨烯/聚磷酸銨協同改性環氧樹脂/ 182

二十五、還原氧化石墨烯改性增強環氧樹脂形狀記憶復合材料/ 183

二十六、石墨烯改性碳纖維復絲增強環氧樹脂復合材料/ 185

二十七、石墨烯改性環氧樹脂介電復合材料/ 187

第十一節石墨烯改性酚醛/ 187

一、石墨烯改性酚醛復合材料的研究/ 187

二、尿素功能化石墨烯改性酚醛樹脂/ 193

三、石墨烯改性酚醛/碳纖維層次復合材料/ 194

四、氧化石墨烯改性熱敏性液晶聚合物/酚醛樹脂混雜復合材料/ 195

五、石墨烯改性EVAC/PPE復合材料/ 195

六、石墨烯改性腰果酚/酚醛樹脂復合材料/ 196

七、氧化石墨烯改性酚醛樹脂的熱性能/ 197

八、石墨烯改性酚醛樹脂的熱解行為/ 198

九、氧化石墨烯改性酚醛泡沫塑料/ 199

十、氧化石墨烯/納米鎂鋁層狀雙氫氧化物改性酚醛泡沫塑料/ 200

十一、氧化石墨烯改性酚醛樹脂濾膜/ 201

第十二節石墨烯改性聚氨酯功能復合材料研究/ 202

第十三節石墨烯改性氰酸酯/ 208

一、簡介/ 208

二、石墨烯改性氧化鋅晶須/氰酸酯樹脂導熱復合材料/ 209

三、石墨烯改性氰酸酯-環氧樹脂復合材料/ 209

第十四節石墨烯改性不飽和聚酯與呋喃樹脂/ 210

一、石墨烯改性不飽和聚酯復合材料/ 210

二、氧化石墨烯改性不飽和聚酯原位復合材料/ 211

三、氧化石墨烯改性呋喃樹脂復合材料/ 213



第四章石墨烯改性新型塑料/ 214

節石墨烯改性聚乙烯醇復合材料/ 214

一、氧化石墨烯改性PVA復合材料（一）/ 214

二、氧化石墨烯改性PVA復合材料（二）/ 216

三、氧化石墨烯改性PVA納米復合材料/ 217

四、氧化石墨烯改性可溶性PANI/PVA摻雜復合材料/ 218

第二節石墨烯改性聚乙烯醇復合薄膜/ 219

一、氧化石墨烯改性PVA復合薄膜/ 219

二、氧化石墨烯改性層狀PVA納米復合膜/ 220

三、氧化石墨烯改性PVA防護層組裝膜/ 222

四、還原石墨烯改性蒙脫土/PVA復合膜/ 222

五、石墨烯改性納米微晶纖維素增強PVA薄膜/ 224

六、石墨烯改性PVA復合膜材料/ 227

第三節石墨烯改性聚乙烯醇纖維材料/ 228

一、氧化石墨烯改性PVA納米復合纖維/ 228

二、靜電紡絲制備石墨烯改性聚乙烯醇/聚丙烯酸復合纖維/ 229

第四節石墨烯改性聚乳酸與聚碳酸亞丙酯/ 230

一、石墨烯改性聚乳酸塑料的研究/ 230

二、氧化石墨烯改性聚碳酸亞丙酯復合材料/ 238

第五節 石墨烯改性結構性導電塑料/ 240

一、氧化石墨烯改性聚苯胺復合材料/ 240

二、石墨烯改性聚苯胺納米卷/ 241

三、石墨烯改性聚吡咯復合材料/ 242

四、超聲波輔助原位聚合石墨烯改性聚吡咯納米復合材料/ 243

五、石墨烯改性聚亞乙基二氧噻吩納米復合材料/ 244



參考文獻/ 248

石墨烯是在2004年由曼徹斯特大學康斯坦丁·諾沃肖洛夫和安德烈·海姆發現的。由於石墨烯的特殊結構使其具有優異的導電、導熱性能和力學性能，因此石墨烯成為各國研究的熱點。石墨烯是一層在六方蜂窩晶格裡相互鍵合、緊密堆積的碳原子層，是與鍵長0.142nm分子鍵的原子相鍵合的sp2平面結構裡的碳同素異構體，其厚度為1個碳原子的直徑(世界上薄的材料)，質量極輕、無比堅韌（氦無法將其穿透，且可做墊壘），強度極高（是鋼強度的100～300倍，拉伸強度超100GPa，彎曲模量大得驚人），導電性與室溫導熱性尤為優越，且密度低，解決好石墨烯自身易團聚堆積問題，用石墨烯改性塑料不僅可獲取優異的力學性能，而且還可獲取優越的電性能、熱性能、阻隔性能、透波吸波性能以及輕量化，使塑料一躍成為高性能多功能材料，極大地拓寬了塑料的應用範圍。

為了普及石墨烯及其改性塑料的基礎知識，推廣並宣傳近年來研究與應用成果，我們編寫了《石墨烯改性塑料》一書，全書共四章。在介紹石墨烯結構、性能與制備方法的基礎上，還介紹了石墨烯基宏觀體、石墨烯功能化改性及其改性聚合物復合材料的技術，書中重點論述了石墨烯改性通用塑料、石墨烯改性工程塑料及石墨烯改性聚乙烯醇塑料、聚乳酸塑料、聚碳酸亞丙酯和結構性導電塑料等新型塑料。全書對每種塑料的每一改性實例均采用制備方法與性能的編寫格式加以介紹，是相關行業材料研究、產品設計、制造加工、管理銷售與教學人員之書，也可作為培訓教材使用。

本書本著實用性、先進性和可操作性的原則，理論敘述從簡，側重於用實例和實用數據說明問題，由淺入深、圖文並茂、語言簡練、通俗易懂、信息量大、技術適用性強，若本書出版發行能對我國塑料改性和應用範圍的拓寬起到指導與參考作用，編者將感到無比欣慰。

參與本書編寫的還有：石磊、張文棟、張婷婷、楊興娟、孔令美、任崇剛、李燕、孔淑蘭、吳衛、於法鵬、王志強。

由於水平有限，文中不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。



編著者

2020年9月