石墨烯氧化物（GO）纳米片在降低橡胶的气体渗透性方面具有显著潜力，有助于开发适用于多种应用的高气体阻隔弹性体。尽管构建分离的GO网络已被证明能有效提升气体阻隔性能，但当前方法的有限可扩展性仍是实现实际应用的主要障碍。本文，华南理工大学郭宝春 教授团队在《Polymer Engineering and Science》期刊发表名为“Selective Dispersion of Graphene Oxide via an Industry-Compatible Process for High-Performance Gas Barrier Rubber Nanocomposites”的论文，研究提出了一种简单且可扩展的策略，通过将天然橡胶（NR）/GO母粒与预硫化NR颗粒、NR胶和硫化助剂混合，随后进行热压处理，实现GO的 selective 分散。
NR颗粒的体积排斥效应驱动GO纳米片在颗粒周围的 selective 分布，从而形成连续的分离GO网络。同时，NR颗粒参与硫化过程增强了复合材料中的界面粘合力。异质复合材料展现出优异的力学性能，与含2 phr GO的均匀复合材料相比，模量提升了340%。值得注意的是，异质复合材料展现出优异的气体阻隔性能，氮气透过率较含0.5 phr GO的均相对照组降低44%。这些通过工业兼容工艺制备的NR/GO纳米复合材料，兼具高气体阻隔效率与优异力学性能，使其成为高性能气体阻隔应用的理想选择。
图、Schematic for the preparation procedures of NR/GO nanocomposites with segregated GO network.
综上所述，我们提出了一种利用工业兼容工艺实现GO在橡胶复合材料中选择性分散的方法。通过直接混合NR/GO母粒、预硫化NR颗粒、NR胶和硫化助剂，随后进行热压，可在NR/GO纳米复合材料中生成分离的GO网络。所得的异质复合材料呈现海岛结构，其中预硫化NR颗粒作为岛相，通过体积排斥效应驱动GO纳米片在海相中的选择性分布。该分离的GO网络通过SEM和TEM观察得到证实。此外，预硫化NR颗粒能够参与橡胶复合材料的硫化过程，形成强健的界面粘合。所得异质复合材料展现出优异的力学性能，其拉伸模量较同质复合材料显著提升。值得注意的是，由于分离的GO网络，N₂透过率大幅降低，在GO含量为0.5phr时，相较于同质复合材料降低了44%。综上所述，这些兼具优异气体阻隔性能与良好力学性能的异质复合材料，可通过简单且可扩展的方法制备，因此在高性能气体阻隔应用领域具有广阔前景。
文献：https://doi.org/10.1002/pen.70035
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