1 前言

1.1研究目的

尼龙6（PA6）是一种由己内酰胺通过开环聚合而成的聚合物，是目前应用最为广泛的的合成纤维之一，它的机械强度高，抗冲击性能优良，但是传统的尼龙6已经不能满足现在人们的使用需求。在这种情况下，如何提高尼龙6的性能，开发出高性能的尼龙-6得到越来越多的关注。石墨烯作为一种性能优异的纳米材料，正受到越来越广泛的关注。石墨烯是一种具有优异的导电性能，润滑性能，耐高温耐腐蚀的纳米材料。所以将两种材料复合在一起，通过石墨烯来改性尼龙6得到一种新型的，同时兼备有石墨烯和尼龙6优异性能的新型复合材料。

2 石墨烯的制备

早在1975年，B·Lang和他的团队就开始尝试在单晶铂上通过热解碳的方法试图来制备单层或者多层石墨烯，但是由于这些石墨片层的具有不同的性能，导致在铂的不同晶面上形成石墨烯，所以作为产品大量生产存在着一定的困难，研究被迫中止。随后经过20多年的时间的沉寂，终于在1999年在科研界的视野里又重新出现了有关于石墨烯的报道，直到2004年石墨烯终于成功问世。^[1]随后几年，从事科学研究的工作者在不断尝试改进石墨烯的制备方法和工艺，目的就是为了更加简单高效地制备出具有高质量低成本并且层数可控的石墨烯。制备石墨烯的方法主要分为物理方法和化学方法两种。物理方法主要是用成本较低的石墨作为原料，通过超薄切片法，微机剥离法，印章转移法，液相或气相直接剥离法等方法来制备石墨烯。物理方法制备石墨烯的优点是纯度高，所含杂质较少，缺陷相对较少，操作较为简单，而且原料非常容易获得；缺点是产量较低，所需时长比较长，不适合大规模的生产。化学制备石墨烯的方法是实验室普遍采用来制备石墨烯的方法，这种方法在最初时候是将苯环或者其他芳香环作为基础，采用的多步偶联的方法，把苯环上所带的6个氢原子全部都替换了，经过多次重复操作，让苯环不断向外面扩展，构成具有一定规格的二维结构的石墨烯片层，^[2]这种方法又被称作为化学合成法。Stankovich和他的团队首次采用了氧化还原的方法来制备石墨烯，就是将石墨上的含有氧原子的基团去除掉，还原之后得到单层石墨，这种方法是目前最为广泛的的石墨烯的制备方法。除此之外，化学制备石墨烯的方法还包括晶体外延生长法，化学气相沉积法等。

2.1物理方法

2.1.1微机械剥离法

曼彻斯特大学的教授盖姆和他的团队在厚度仅为1nm的热解石墨片上采用干法氧等离子来雕刻腐蚀，等到一个深度仅为5mu;m的平台区域，将被刻蚀处理过的石墨片压在涂覆有光致抗腐蚀剂的硅片上进行烘焙，紧接着用粘性胶带反复粘来剥离出多余的石墨片层，将硅片放置于装有丙酮的超声波清洗剂中清洗，来去除厚片层的石墨，留下厚度不大于10nm的石墨片层，这些片层主要靠范德华力及分子间作用力来或毛细作用力来吸附在硅片上，但是这种方法的效率很低，不适合大批量生产石墨烯。在这之后Novoselov等对这种方法进行进一步的研究，制备出了只有单层厚度的石墨烯，证明了石墨烯的独立存在。

2.1.2液相或气相直接剥离法