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1、石墨烯具有出色的性能,被視作高性能復(fù)合材料的理想填料。然而,由于石墨烯層間存在強(qiáng)的相互作用,納米尺度的石墨烯很容易團(tuán)聚或者堆疊,難以在復(fù)合材料中均勻分散,極大限制了其力學(xué)等性能的充分發(fā)揮。本文基于采用貽貝啟發(fā)的多巴胺的自聚合及還原特性,對(duì)氧化石墨烯(GO)進(jìn)行了一步法化學(xué)還原與改性,成功制備了聚多巴胺還原氧化石墨烯(pDop-rGO)并進(jìn)行了形貌和結(jié)構(gòu)的表征分析,在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)研究了pDop-rGO對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂固化動(dòng)力學(xué)的影響規(guī)律,深入探
2、討了pDop-rGO的分散狀態(tài)與表面化學(xué)活性對(duì)環(huán)氧復(fù)合材料力學(xué)等性能的影響機(jī)制,建立了pDop-rGO對(duì)環(huán)氧復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制。主要工作如下:
1、采用原位一步法成功制備了聚多巴胺還原氧化石墨烯(pDop-rGO)。通過(guò)紅外和元素分析研究GO改性前后表面官能團(tuán)和元素含量的變化,應(yīng)用熱失重測(cè)試研究了其熱穩(wěn)定性,采用掃描、透射和原子力顯微鏡對(duì)GO和pDop-rGO的微觀形貌進(jìn)行觀察。結(jié)果表明,相比于原始GO,pDop-rGO在15
3、15cm-1處出現(xiàn)了N-H振動(dòng)峰,同時(shí)在399.8eV處出現(xiàn)了N1s峰;熱失重由GO的57.40wt.%減小到了50.78wt.%;pDop-rGO和GO的微觀結(jié)構(gòu)很相似,pDop-rGO的厚度由GO的0.69nm增至0.98nm。
2、基于非等溫DSC測(cè)試方法,同時(shí)應(yīng)用Friedman和Malek等理論方法,系統(tǒng)研究了GO和pDop-rGO對(duì)EP體系的活化能和固化機(jī)理的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),相比于EP和EP/GO體系,pDop
4、-rGO的加入降低了固化反應(yīng)活化能,提高了樹(shù)脂體系的固化反應(yīng)活性,這歸因于pDop-rGO表面的胺基團(tuán)。
3、基于力學(xué)測(cè)試、DMTA和Raman等表征手段系統(tǒng)探討了pDop-rGO的分散狀態(tài)與表面化學(xué)活性對(duì)環(huán)氧復(fù)合材料力學(xué)等性能的影響機(jī)制,建立了pDop-rGO對(duì)環(huán)氧復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制。研究表明,由于pDop-rGO表面具有高的化學(xué)反應(yīng)活性,pDop-rGO比GO有更好的分散狀態(tài)和增強(qiáng)效果,加入pDop-rGO后樹(shù)脂的力學(xué)性能
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