石墨烯-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、本文以天然鱗片石墨為原料通過氧化還原法制備了單層,厚度為1 nm的二維碳納米材料石墨烯,并在此基礎(chǔ)上制備了具有高強(qiáng)度二維導(dǎo)電和耐熱性的石墨烯／環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料,分析并研究了石墨烯對于環(huán)氧樹脂復(fù)合體的電學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)等多方面性能的改善效果。
　　 通過化學(xué)氧化和物理超聲作用獲得了單層氧化石墨烯,片層厚度為1 nm。傅里葉紅外光譜和X射線衍射證明含氧基團(tuán)的引入大大增加了石墨的層間距離,導(dǎo)致石墨片層剝離,形成單片層結(jié)構(gòu)；透射電子顯

2、微鏡和原子力顯微鏡的照片顯示氧化還原法獲得了單層結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯。紫外-可見光吸收光譜、拉曼光譜和熱失重分析結(jié)果表明通過水合肼能夠部分還原氧化石墨烯中的含氧基團(tuán),同時(shí)利用真空中熱還原,能進(jìn)一步恢復(fù)石墨烯的表面結(jié)構(gòu),提高其共軛程度,使其電導(dǎo)率和耐熱性得到了較大的提升,同時(shí)表面疏水性增強(qiáng),水合肼部分還原的石墨烯比進(jìn)一步熱還原的石墨烯具有更好的親水性。
　　 將兩種還原法制備的石墨烯分別用偶聯(lián)劑進(jìn)行改性,并作為納米填料添加到環(huán)氧樹脂中

3、,獲得功能化處理的石墨烯／環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料。測試結(jié)果表明,水合肼還原并用烷基偶聯(lián)劑改性的石墨烯／環(huán)氧樹脂復(fù)合體的導(dǎo)電和耐熱性能明顯增強(qiáng),在添加量1.5 wt％時(shí),復(fù)合材料電導(dǎo)率提高6個(gè)數(shù)量級,拉伸強(qiáng)度和楊氏模量分別提高了91.38％和153.01％,同時(shí)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度上升9℃,說明了表面改性的石墨烯與環(huán)氧樹脂基體之間具有良好的相容性和界面結(jié)合力。
　　 將不同比例共混的水合肼還原石墨烯和高純碳納米管作為復(fù)合納米填充體,制備了