石墨烯的剝離及環(huán)氧基復合材料的制備及性能研究.pdf

1、石墨烯具有完美二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)，碳層結(jié)構(gòu)由碳原子sp2雜化軌道組成并由剩余的一個p軌道形成大的π鍵，而使得π電子能夠自由移動，從而賦予了石墨烯優(yōu)良導電性，同時石墨烯具有超高的強度、模量、導熱系數(shù)等一系列有點，將其應用于聚合物的改性中可以影響的各項性能。本文采用改進的Staudenmaier法將多層石墨片氧化并通過熱還原法還原，將石墨片進行剝離，制備出石墨烯，將此石墨烯填充于環(huán)氧樹脂中，采用幾種不同的固化劑進行固化，制備出環(huán)氧樹脂/石墨

2、烯納米復合材料，并對制備出的石墨烯和此復合材料進行了表征。
　　 本文采用了高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)、拉曼光譜(Raman)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線光電子能譜(XPS)、透射電子顯微鏡(TEM)、X-射線衍射光譜(XRD)對制備的石墨烯進行了表征。表征結(jié)果表明，在Raman光譜中曲線的D峰和G峰變寬，且ID/IG從0.233增加到1.177，說明從多層石墨片到石墨烯，雜亂程度增加，無定型特征明顯增強，同時部

3、分六元環(huán)結(jié)構(gòu)被破壞而形成一定的缺陷。XRD中石墨烯曲線中石墨的特征峰已經(jīng)消失，片層的有序性消失。從SEM、TEM和HRTEM電鏡照片中可以看到，多層石墨片在經(jīng)過氧化處理后制得的氧化石墨烯在熱還原之后，片層之間得到很大程度的分離，片層厚度在2-2.5nm之間，片層層數(shù)約為5層。
　　 對環(huán)氧樹脂/石墨烯納米復合材料進行表征，通過復合材料的TEM和SEM照片可以看到本實驗中制備的復合材料中，石墨烯的超高比表面積和其石墨烯片層表面的大

4、量褶皺使得其在環(huán)氧樹脂基體中分散良好，很少發(fā)生團聚現(xiàn)象。利用示差掃描量熱法(DSC)和熱失重法(TGA)研究了復合材料的熱性能，通過數(shù)據(jù)可以看出加入石墨烯之后的復合材料比純樹脂的玻璃化溫度(Tg)得到一定的提高，殘?zhí)柯室灿幸欢ǖ奶岣?，說明加入石墨烯之后的熱性能得到一定改善。對復合材料進行力學性能測試，得到拉伸性能和彎曲性能隨著石墨烯的含量增加先增強后減弱，但其沖擊強度則在稍有增加后就隨著石墨烯的含量增加而下降。動態(tài)力學分析(DMA)表明