石墨烯是一种由碳原子单层紧密构成的二维晶体材料，是目前发现的最薄材料，其厚度约为0.335 nm，具有极大的理论比表面积、优异的透光性、高的拉伸弹性模量、极高的强度、极高的热导率、优异的电导率等。将具有优异性能的石墨烯用于塑料改性，已逐渐成为一种研究热点。塑联网总结石墨烯对改性塑料的作用可总结为四大类，分别是抗静电、导热、增强和气体阻隔。

01抗静电

石墨烯作为一种新兴导电填料，不仅具有优异的力学性能，电子迁移率非常高，且横纵比较大，填充到塑料基体中，可得到高电导率低逾渗浓度的长久抗静电塑料。尤其，由于石墨烯具有较大的横向尺寸和独特的二维平面结构，比碳纳米管更容易分散在聚合物基体中。如以邻苯二甲酸二辛酯为球磨介质和增塑剂，将天然石墨球磨得到的石墨烯与PVC直接熔融复合，由该法制备得到的石墨烯质量分数仅为0.8%时即可得到PVC／石墨烯抗静电复合材料，该复合材料保持了优良的力学性能，适合大规模制备，而对石墨而言，其质量分数需达到7%才可满足PVC的抗静电要求。

02导热

石墨烯不仅在导电性能方面发挥重要作用，在开发高导热性能聚合物复合材料中，也显示出巨大的应用前景。由于石墨烯通过声子传输，使其具有极高的热导率，将其添加到塑料后，能使塑料的热导率由0.1～0.5 W／(m · K) 达到5～10 W／(m · K)，提高10倍以上，使塑料可应用于LED灯的散热件、汽车散热件、电子电器散热壳体等领域，取代部分金属铝等常用散热材料，从而推进器件的轻量化，已引起学术界和工业界的高度重视。

为获得所需的复合材料导热性能，一个关键因素是实现石墨烯在聚合物基体界面均匀分散，增强界面相互作用。然而，由于石墨烯片之间较强的π–π 相互作用，使得石墨烯在聚合物中容易团聚，而且石墨烯和聚合物之间弱范德华力造成彼此的相互作用很弱，此外还有声子散射，因此，在一定程度上会使复合材料的导热性有所降低。而氧化石墨烯(GO) 作为石墨烯功能化材料，在亲水溶剂中分散性高，可以从廉价的石墨中大量合成。但是GO 的导热能力差，通常将其还原为RGO 以得到具有良好导热性的复合材料。GO 还原的各种方法已陆续被开发用于改善热导率，其中，低温热还原似乎是最方便且没有使用有害化学品的一种GO 还原方法。

03增强

除了上述提到的石墨烯能为塑料提供导电导热的特性以外，其还能赋予塑料优异的力学性能。目前已经有石墨烯在发泡塑料领域的应用，并且应用于包装、军工等领域，也有利用石墨烯的高强度特性，开发新型的石墨烯汽车，使用石墨烯复合塑料做为汽车的骨架及结构件，满足汽车向轻量化发展和低能耗等需求。

虽然石墨烯具有优良的力学性能，但由于大的比表面积和范德华力的存在，纳米粒子很容易团聚，在与聚合物熔融共混加工时会发生团聚，这成为制备复合材料的一个难点。为了充分利用复合材料中的增强物，改善分散、增强界面相互作用是至关重要的。

04气体阻隔

聚合物纳米复合材料的气体阻隔性主要由3 个因素决定：填料性质( 气体扩散阻力、长径比和体积分数)、聚合物基体的固有阻隔性和分散质量( 团聚／特定界面、中间界面形成的自由体积和填料片层的结构／取向)。其中，氧气、二氧化碳和有机蒸汽等物质在聚合物薄膜中的渗透对其使用性能有重要影响，聚合物的阻隔性能可以通过加入不透水的层状填料( 如粘土和石墨烯) 显著增强，石墨烯具有高透明度、相对较大的长径比和大的比表面积，当其完全剥离并分散在聚合物纳米复合材料中时，会使气体渗透分子经过更长的路径，可大幅提高塑料的气体阻隔性。

与聚合物基体具有良好相容性的填料通常会降低渗透率，这主要是由于气体分子的输运截面减小和曲折路径增加。但是，大多数聚合物和石墨烯的相容性较差，聚合物链不能紧密粘附在石墨烯的纳米片上甚至出现石墨烯团聚现象。因此，石墨烯的纳米片周围将形成一个狭窄的间隙，气体分子会穿过狭窄的缝隙而不是石墨烯。因此，随着扩散路径减少，聚合物纳米复合材料的气体阻隔性能降低，对石墨烯进行表面改性是解决这一问题的较合适选择。在石墨烯的纳米片表面上进行官能团修饰可以改善石墨烯与聚合物基体的相容性，从而使石墨烯在聚合物纳米复合材料中得到良好的分散。

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