石墨烯-環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、環(huán)氧樹脂因具有優(yōu)異的粘接性能和力學(xué)性能等而被廣泛應(yīng)用，但其耐熱性較差、脆性大等缺陷限制了其在高性能領(lǐng)域中的應(yīng)用。石墨烯是一種新型的二維碳納米材料，具有許多獨(dú)特的理化性質(zhì)，被研究者們認(rèn)為具有很大的開發(fā)潛力和良好的應(yīng)用前景。特別是石墨烯具有優(yōu)異的力學(xué)性能，可作為增強(qiáng)材料添加到聚合物基體中，從而提升聚合物材料的綜合力學(xué)性能。
　　 本文以天然鱗片石墨為原料，通過插層氧化法制備出了氧化石墨，將氧化石墨通過微波熱解剝離制備出了少層數(shù)的石墨

2、烯，然后對石墨烯進(jìn)行了表面改性處理，并在此基礎(chǔ)上制備了石墨烯/環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料，分析并研究了石墨烯對于環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料力學(xué)和熱學(xué)方面性能的改善效果。
　　 通過微波熱解氧化石墨制備出了石墨烯。X射線粉末衍射(XRD)和傅里葉變換紅外光譜(FTIR)分析證明了含氧基團(tuán)的引入大大增加了石墨的層間距離;掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)的照片顯示微波熱解法制備出了片層厚度約0.5-3nm，層數(shù)在10層之內(nèi)的石墨烯。<

3、br>　　 將制備的石墨烯用硅烷偶聯(lián)劑KH-560進(jìn)行改性，作為納米填料添加到環(huán)氧樹脂中，獲得了石墨烯/環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料和表面改性的石墨烯/環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料。采用萬能材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了拉伸性能、斷裂韌性測試，采用傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)測定了石墨烯表面改性的情況和復(fù)合材料的鍵合情況，采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了石墨烯在樹脂基體中分散和復(fù)合材料的斷面形貌，采用TG-DTA測定了復(fù)合材料的熱失重情況。結(jié)果表明，石墨烯的加入

4、可以提高復(fù)合材料的力學(xué)性能，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、斷裂韌性是隨著石墨烯添加量的增加先增大后減小的，在添加量為0.5wt％時(shí)拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值，石墨烯/環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為76.6MPa，彈性模量為2235.2MPa，斷裂伸長率為4.05％，斷裂韌性為0.87MPa·m1/2，比純環(huán)氧樹脂的拉伸強(qiáng)度提高約83.7％，彈性模量提高了約23％，斷裂伸長率提高了約127％，斷裂韌性提高了約56.5％。改性的石墨烯/環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料比石