纳米复合材料已引起人们的关注，通过掺入合适的纳米材料可以很容易地增强复合材料的物理性能。纳米材料合成技术的进展促进了石墨烯(GN)/聚氯乙烯(PVC)在纳米复合材料制造中的应用。

GN是一种单层sp2杂化的碳原子二维晶体材料，具有优良的耐热性能、力学性能和电学性能，还有许多独特的特性，如质量小、纵横比高、导电性和导热性良好，近年来已经引起了极大的关注[1-3]。由于GN具有卓越的性能，因此在多个领域有着广泛应用，如纳米电子器件、光电器件、透明电极、传感器、超级电容器、导电复合材料等[4-6]。

PVC具有位格低廉、化学性质稳定、生物相容性好和无毒等性质[7]，但是PVC的热稳定性差，限制了其在高温工作条件下的应用。下面笔者介绍GN/PVC纳米复合材料的相关性能以及国外的研究进展，供氯碱行业相关企业参考。

1 GN/PVC纳米复合材料的性能

1.1 相容性

采用物理熔融共混法制备的GN/PVC纳米复合材料中，GN与PVC呈均匀的分布状态。GN/PVC纳米复合材料在2θ=16.5°时峰值强度增大，表明GN增加了PVC结晶区。在2θ=26.73°时尖峰类似石墨的典型衍射峰(2θ=26.68°)，这表明GN已经熔融共混入GN/PVC纳米复合材料中[8]，这个峰值对应GN单层之间的层间距为0.33 nm[9]。这些结果表明：GN在PVC基体材料中的均匀分散性增强了GN的有序性，并增加了PVC膜的结晶性能。GN-1%(GN质量分数为1%)/PVC纳米复合材料的数码照片见图1。

  

图1 GN-1%/PVC纳米复合材料的数码照片

 

Fig.1 Photo of GN-1%/PVC nano-composites

拉曼光谱是用于表征纳米复合材料中各组分间分子结构相互作用影响的一种有效工具。在GN和GN-1%/PVC纳米复合材料的拉曼光谱中，表现出两条特征性谱带D带和G带。D带是一个无序的石墨结构，G带是一个sp2杂化结构的二维六角形晶格碳原子。原始GN与GN-1%/PVC纳米复合材料的拉曼光谱频带强度比的差异，是一个可以反映GN/PVC纳米复合材料中GN相对缺陷程度的良好指标。如果D带和G带强度相似，即如果强度比≈1，则表明GN/PVC纳米复合材料有着比较大的结构性缺陷[10]。原始GN的D带和G带的强度比为0.29，GN-1%/PVC纳米复合材料的D带和G带的强度比为0.33。GN-1%/PVC相对于GN的强度比值的增加不显著，这表明GN-1%/PVC纳米复合材料中GN晶格没有缺陷。GN、GN-1%/PVC纳米复合材料拉曼光谱见图2。

图2 GN、GN-1%/PVC纳米复合材料拉曼光谱

Fig.2 Raman spectra of GN andGN-1%/PVC nano-composites

GN-1% (1.5 μm)/PVC、GN-1% (1 μm)/PVC SEM图见图3。由图3可以观察到：GN/PVC纳米复合材料表面光滑，说明采用熔融共混法制备的GN/PVC纳米复合材料外观良好。同时可以看出，GN被均匀地分散在PVC基体中以及GN/PVC纳米复合材料的表面。

  

(a)GN-1% (1.5 μm)/PVC纳米复合材料

  

(b)GN-1% (1 μm)/PVC纳米复合材料

 

图3 GN-1% (1.5 μm)/PVC、GN-1% (1 μm)/PVC纳米复合材料SEM图

 

Fig.3 SEM images of GN-1% (1.5 μm)/PVC andGN-1% (1 μm)/PVC nano-composites

1.2 耐热性能

复合材料的拉伸强度随GN含量的增加均呈现逐渐下降的趋势。出现这种情况的又一原因可能是：大量增塑剂的存在影响了GN表面的活性官能团与树脂分子间的相互作用；而且GN中存在sp2杂化结构，与聚合物基体之间的非共价键结合很弱，影响力学载荷的有效传递；另外，GN对增塑剂的吸收也在一定程度上削弱了增塑剂对PVC树脂的增塑效果。因此，随着GN含量的增加，复合材料的韧性降低，从而导致拉伸强度及断裂伸长率逐渐降低。

  

图4 PVC和GN-1%/PVC纳米复合材料的热失重曲线

 

Fig.4 Thermogravimetric curves of PVC andGN-1%/PVC nano-composite thin films

在氮气气氛下，所有样品均在室温下，按照10 ℃/min的加热速度，从25 ℃加热至800 ℃。随着温度变化，GN-1%/PVC纳米复合材料的物理状态发生变化，从玻璃态逐步过渡到高弹性和黏性流动状态[11]。温度低于100 ℃时，纳米复合材料质量损失的原因是吸附在GN上的微量THF溶剂、杂质等物质的挥发。纯PVC和GN-1%/PVC纳米复合材料遵循二阶段的降解过程。在曲线上有2个主要质量损失过程。第1个质量损失的范围在250～360 ℃，其主要为PVC在热降解中HCl的脱除损失[12]。在360～420 ℃范围内，没有观察到明显的质量损失，说明在此温度范围内GN-1%/PVC纳米复合材料相对于纯PVC的热稳定性比较好。但是，GN-1%/PVC纳米复合材料热稳定性的提高不是很明显，这是因为GN作为增强颗粒填料对Cl-的吸附作用力有限。因此，在该温度范围内，PVC分子链中的C—Cl键易发生断裂分解[13]。在420～500 ℃范围内，出现第2个主要质量损失过程，且比前一阶段要短。这是因为PVC分子穿插在GN的大片层结构间，可以形成片层阻隔效应，能够减少外部热流量来保护PVC分子，这一阶段共轭多烯骨架发生了热降解，产生了挥发性芳香族化合物和稳定的碳质残渣[14]，从而显著提高了纳米复合材料的热稳定性。

构建和谐社区是一个系统工程，也是一个需要随着社会经济、政治、文化的发展而不断推进的历史过程，需要各方面长期不懈的共同努力。[1]物业管理企业作为社区的管理服务组织，以其强大的行业优势发挥着积极的重大作用，肩负着构建和谐社区的历史使命。

1.3 光学性能

熔融复合法是工业生产常用的方法，但是由于GN难于分散均匀，因此如何使GN在PVC中均匀分散成为工业化生产GN/PVC复合材料的关键技术。

  

图5 PVC和GN-1%/PVC纳米复合膜紫外可见漫反射吸收光谱

 

Fig.5 Ultraviolet-visible diffuse reflection absorptionspectra of PVC and GN-1%/PVC nano-composite films

从图5可以看出：GN-1%/PVC相比于PVC在紫外区的吸收度减少；GN-1%/PVC纳米复合材料的吸光度是在可见光区域，这表明更多的光子可用于光催化反应；GN-1%/PVC纳米复合材料和PVC的吸收光谱分别显示有2个和3个吸收峰。

1.4 力学性能

GN含量对GN/PVC纳米复合材料拉伸强度和硬度的影响如图6所示。

  

图6 GN含量对GN/PVC纳米复合材料拉伸强度和硬度的影响

 

Fig.6 Effect of GN content on tensile strength andhardness of GN/PVC nano-composites

为了提高PVC的耐摩擦、耐磨损性能，通常采用提高表面硬度、共混增韧的方法以及在PVC制品表面涂覆保护涂层的方式[19-20]，但这种保护涂层易于剥离PVC基体而脱落；在PVC树脂中加入橡胶弹性体(如PU等)可提高PVC的韧性及耐磨性[21]，但这种方法存在成本高、工艺复杂等缺陷。近年来，人们采用物理共混的方式，通过加入木质纤维素、玻璃纤维等无机填料来提高PVC的耐磨性[22]，这种方法具有成型方便、操作工艺简单等显著特点，已成为工业中普遍采用的方式；但同时无机耐磨填料(石墨、SiC等)普遍存在密度大、与树脂相容性差、易离析、分散性差等缺点[23-27]。近年来，纳米材料以其轻质、表面积大、与树脂相容性好、结合力强、物理性能优异等显著特点引起人们的广泛关注，其中以碳纳米管[28-33]和GN为代表的高性能纳米填料在提高聚合物耐摩擦、耐磨损性能等方面取得了显著的成效[34-35]；利用纳米碳材料优异的力学性能(模量高达1 TPa)、高比表面积特点，可以有效阻止和钝化裂纹，最终阻止裂纹发展为破坏性开裂，从而对聚合物基体起到增强、增韧改性的作用，进而显著提高聚合物材料的耐摩擦、耐磨损性能。

与20世纪70年代相比，葡萄的种植面积增加了十几倍，已经发展成为一个大产业。尤其是近十几年来，葡萄种植户取得了一定的经济效益。但由于种植面积盲目扩大，产量人为增加，效益下滑、卖果难成了这两年果农心中的一个痛点。葡萄种植到底还有没有出路？还能不能再赚到钱？笔者经过深入调研和科学推测，认为：只要调整种植管理思路，今后葡萄种植依然能够取得可观的经济效益。

在实际应用中，聚合物基纳米复合材料的热稳定性是一个重要的问题。图4为PVC和GN-1%/PVC纳米复合材料的热失重曲线。

从图6还可以看出：随着GN质量分数的增加，GN/PVC纳米复合材料的硬度增加非常明显，当GN质量分数为8%时，相比纯PVC，硬度增加了46.26%。这是因为GN本身是一种高强高模的纳米碳材料，而且GN具有表面活性官能团，可以与PVC基体形成一定强度的化学键。因此，GN可以在材料受到拉伸作用时提供阻碍聚合物分子链运动的作用力，GN含量越多该作用力越强，硬度越大。

1.5 电学性能

图7给出了PVC/石墨和GN/PVC纳米复合材料电导率的变化情况。

农产品是生活必需品，其价格稍有波动，人们便会非常敏感。如果消费者认定某一农产品的预期价格会上涨，便会增加当期对该产品的抢购和囤积，从而导致市场上对该产品的需求增加，在总供给一定的情况下，市场上便会出现该产品供不应求，物价短期内上涨的局面。因此人们会产生通胀预期，通过增加当期消费，购买保值、增值产品，从而降低财富损失，同时这也增加了市场上货币的流通量，致使物价上涨，推动了CPI的上升。

  

图7 GN含量对GN/PVC纳米复合材料电导率的影响

 

Fig.7 Effect of GN content on conductivity ofGN/PVC nano-composites

从图7可以看出：石墨和GN均能在一定程度上提高纳米复合材料的导电性，但是GN对PVC导电性的影响远远超过石墨。当石墨的质量分数达到8%时，GN/PVC纳米复合材料的电导率由2.85×10-15 S/cm提高到3.68×10-11 S/cm，提高了4个数量级。从图7还可以看出：当GN质量分数低于0.05%时，电导率提高并不明显；GN质量分数高于0.05%时，电导率明显提高，纳米复合材料的电导率足足提高了9个数量级。这是因为GN质量分数高于0.05%时，GN片层在PVC基体中充分分散，形成导电通路[17]。随着GN含量的增加，GN形成的导电通路的连接点密度逐渐提高，电导率明显提高。因此，0.05%可以视为GN在PVC中形成导电通路的阈值。但是当GN质量分数高于1%时，纳米复合材料的电导率基本不再变化，这可能是因为GN质量分数为1%时，基体中已经形成完整的导电通路体系，对于其余未起作用的GN，少量氢键的作用效果不足以使其克服片层间的范德华力而形成层离状态[18]，从而发生团聚变成石墨，故不能有效发挥作用。

2 GN/PVC纳米复合材料的主要制备方法

制备GN/PVC纳米复合材料主要方法有熔融复合法、溶液复合法、原位聚合法和乳液共凝聚法。

2.1 熔融复合法

PVC和GN-1%/PVC纳米复合材料在紫外区域具有很强的吸光度，如图5所示。

采用溶液复合法可制备分散均匀的GN/PVC纳米复合材料，微量GN就能大幅度提高PVC的杨氏模量和拉伸强度，且保持较高的断裂伸长率。在PVC中添加质量分数为0.12%的GN时，PVC的拉伸强度提高63%，杨氏模量提高20%；添加质量分数为0.60%的GN时，PVC的拉伸强度提高125%，杨氏模量提高126%。添加GN还能提高PVC的起始分解温度、最大分解温度以及PVC的成碳量。GN片层具有较高的强度和模量、GN在高分子基体内的均匀分散、GN和PVC之间较强的相互作用、GN与PVC的层状结构，是其力学性能提高的主要原因。但是由于存在溶剂难回收和污染等问题，难以采用溶液复合法进行大规模化工业生产。

2.2 溶液复合法

GN呈卷曲状态，这是由于其高的径厚比所造成的，故GN在PVC复合材料内部并未呈现出一种完美的平面伸展状态。GN/PVC纳米复合材料通过熔融共混和热压成型后，GN在PVC复合材料内部也依旧以卷曲状态存在，所以其力学性能显然要远低于GN完全伸展状态时的理论值。另外，采取熔融复合法制得的GN/PVC纳米复合材料相比于其他方式，其具有更少的表面活性官能团(其碳氧比高达20)，导致GN无法与PVC分子链间形成较强的化学键结合，便使得GN/PVC纳米复合材料表现出相对较低的力学性能。

2.3 原位聚合法

原位聚合法(即位分散法)是先将GN纳米填料粒子通过特殊处理后，再加入到氯乙烯单体中，在一定揽拌速度作用下，使GN纳米粒子以原始状态均匀地分散于氯乙烯单体中，之后在相应温度条件下，由引发剂引发氯乙烯单体发生聚合反应，进而制得PVC纳米复合材料。这种方法非常有利于GN纳米粒子的分散，但此制备方法所产生的影响还需要深入研究。

目前，GN/PVC纳米复合材料的制备途径主要有熔融共混、溶液共混、原位聚合等，所得到的复合材料的部分力学性能，特别是冲击强度、硬度和模量等得到显著提高，但是依然存在一些问题。

2.4 乳液共凝聚法

首先利用乳液共凝聚的原理制得预分散的GN/XNBR纳米复合材料，以此作为母料，再和PVC进行熔融复合制备出GN/PVC纳米复合材料，其分散性能、力学性能、导电性能以及热稳定性相对于其他制备方式更好。一方面，XNBR的存在可阻碍GN的团聚，从而保持其高比表面积；另一方面，乳液共凝聚-熔融复合的方法相较溶液复合和原位聚合的方法避免了有机溶剂的加入，更加环保。相比于直接熔融复合法，可保证GN在PVC中的良好分散性。

20世纪90年代前后，我国多个与食品工业研究相关的科研院所、高校开始把目光转向促进食品工业发展共赢、推动行业交流、把握市场动向上来。在这样的时代契机下，各种形式、规模不等，打破国家界限，以“探讨食品工业发展”“引进多国食品工业发展经验”为主题的国际食品技术交流与研讨会纷纷举办。

3 GN/PVC纳米复合材料耐磨性研究进展

从图6可以看出：GN质量分数为0.02%～0.2%时，随着GN含量的增加，PVC的拉伸强度增加了40.66%；当GN质量分数高于0.2%时，PVC的拉伸强度反而降低。这可能是因为GN片层对PVC的影响主要体现两个方面：增强作用和GN网络的降低作用(切断PVC链的相互作用)，两者同时存在，并相互竞争。当GN质量分数为0.02%～0.2%时，增强作用占主导，GN优良的力学性能能有效地限制PVC分子的链段移动与取向，而GN质量分数高于0.2%时，会形成一个连通的GN网络，这种连通的网络可使PVC分子链间距增大，阻隔PVC分子间相互作用，从而导致抵抗变形的能力降低，而GN不像氧化石墨烯含有大量含氧基团[15]，与PVC之间缺乏氢键之类的强相互作用[15]，当受到拉伸载荷时，GN和PVC间容易彼此相互滑移，使应力不能有效地传递到聚合物基体分子上，从而降低基体的力学性能。

到目前为止，大多数研究侧重于对结构工程材料(环氧树脂、尼龙、聚酞亚胺、超高分子质量聚乙烯等)的耐摩擦、磨损性能改进，而对于PVC基体的GN增强增韧改性提高复合材料的耐摩擦、磨损性能鲜见报道。

结合以上分析，本文将产城融合发展水平作为因变量，选取技术进步、市场化水平、金融支持水平、人力资本、对外开放水平和农业发展水平6个变量作为自变量构建计量模型。同时，为了保持数据的平稳性和消除异方差性，对各变量采用对数形式。所以，具体的计量回归模型如下：lnicit=β0+β1lntect+β2lnfint+β3lnmart+β4lnedut+

4 GN/PVC纳米复合材料存在的问题

原位聚合法一般包括以下步骤：①通过静电吸附将偶氮引发剂锚固在GN表面；②配制GN乳液，利用分散剂与乳化剂分子结构上的相互作用，来协同分散稳定GN，同时采用高速搅拌机获得分散均匀的GN乳液；③采用原位聚合法在GN表面引发聚合生成PVC，制备出GN表面包覆PVC复合材料；④GN/PVC树脂浆料后处理。该方法流程简单，通过原位锚固改性和表面活性剂的复配协同作用，从多方面提高GN粉体与PVC的相容性，从而获得了性能优异的复合材料，可广泛用于建筑、包装、医疗等领域，可作为现有复合材料的一种新型升级替代产品。

(1)随着航空、航天、汽车、机械等领域技术的飞速发展，这些领域(如军舰的甲板、舰载飞机的跑道等)对所使用的GB/PVC纳米复合材料摩擦性能方面的要求越来越高。因此，GN/PVC纳米复合材料的耐摩擦、耐磨损性能有待提高。

(2)添加抗静电剂的GN/PVC纳米复合材料的表面电阻率难以长期维持在108 Ω以下，而只添加无机导电填料(炭黑、碳纳米管)时则由于导电填料需要的量过多而影响复合材料力学性能。因此，GN/PVC纳米复合材料的抗静电性有待提高。

(3)GN本身有易团聚的倾向，在聚合物基体中分散不均，而是以大量团聚体存在，不能完全构成输运网络，不能起到应有的作用。而且，采用上述方法制备GN/PVC抗静电复合材料时，容易将GN撕碎成小的碎片，破坏其片层结构，而且聚合物熔体黏度高，容易将GN挤到一起产生团聚并将其包裹住，阻碍了输送网络的构筑，进而影响复合材料的导电性能；另外，这些方法在使用时有时会用到大量的有机溶剂，易造成环境的污染。因此，GN/PVC纳米复合材料的制备方法需要改进。

孙老神仙精研药性与脉理，其中隐含的五行生克变化，都是武道。子虚道人精通道学，卜筮之术不在话下，当年他以《周易》卦象易理出发，发明“烛花掌”名动江湖，此番更是将易理移入逍遥阵中，阵法转入卜境时，诸圣各领一爻，演变易经六十四卦，深不可测。逍遥阵星境由乌有先生发动，乌有先生与工圣僧一行不谋而合，两人认为人即宇宙，宇宙即人，人体穴位与运行，与日月星辰之运行大同小异，因此也得出种种内力凝聚散发的办法。

5 结语

GN具有的种种优良性能使GN/PVC纳米复合材料具备突出的性能特点，可应用于传感器、生物医药、催化等领域。同时，GN/PVC纳米复合材料可设计性较强，本身又具有优良的电学性质、机械性质、抗疲劳性，另外加工成型工艺较为简单，可广泛应用于多种领域。因而，GN/PVC纳米复合材料必然是GN复合材料的一个重要研究方向。笔者通过对相应文献的查阅，认为未来GN/PVC复合材料的研究方向有以下5个方面。

2017年以来，教育部积极推进新工科建设。新工科专业是以智能制造、云计算、人工智能、机器人等用于传统工科专业的升级改造，这意味着未来需要的是实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才[2]。

(1)利用GN的高比表面积、柔软卷曲的特性以及优异的力学性能，来达到对硬质PVC增韧的作用，同时还利用GN的自润滑性，来提高其耐摩擦、耐磨损性能。

(2)利用GN突出的电学性能，来提高软质PVC的抗静电性能，并改进抗静电GN/PVC纳米复合材料的制备方法，达到改善GN在PVC中的分散均匀性的目的，进而达到降低GN填充量的同时还使其具有较高的抗静电性能。

缼齿蓑藓106份样本的13个形态性状见附表。106份样本6个数量性状的变异情况见表3。从表3可看出，缺齿蓑藓6个数量性状在不同的样本间存在一定的变异，变异程度在18.01% ～ 24.02%。6个数量性状的变异系数从大到小依次为：下部细胞长宽比、叶上部长宽比、叶长、叶下部长宽比、叶中部长宽比和中肋粗细。

(3)选择、合成、设计不同的界面剂来增强GN与PVC间的作用力，增强GN在PVC基体中的均匀分散性，提高GN/PVC复合材料的力学性能。

苏：在我很小的时候，就见妈妈和外婆都跳沙朗舞，那时候也不知道什么是沙朗舞，反正就是跟着跳。有时候，白天跟着父母忙活路，累得不得了，晚上饭一吃，把桌子一搬，就在楼板上跳，跳得楼板都要断了。记得那时候，跳沙朗舞就像是着了魔一样。因为我自幼受母亲苏世珍的影响，每逢节庆与丰收的日子，便跟着母亲一起在寨子里跳起欢快的沙朗舞。后来随着沙朗舞技能的逐渐提升，名气也越来越大，慢慢被更多的人熟知，我也曾作为沙朗舞中的领舞者，多次代表北川县羌族同胞，到省市参加比赛和演出，就这样一点一滴地将羌族沙朗艺术发扬光大！

(4)研究开发GN/PVC复合材料新的制备方式，减少制备过程中的污染问题和防止GN在制备过程中的二维晶体破碎问题。

(5)根据特殊用途开发新功能的GN/PVC复合材料，如电磁屏蔽材料、抗菌材料、耐热耐寒材料、隔音材料等。

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