石墨烯的表面修飾及石墨烯-環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料性能的研究.pdf

1、作為一種新興碳材料，石墨烯具有獨(dú)特的力學(xué)，光學(xué)，熱學(xué)和電學(xué)性能，使其在生物、電子及新能源等領(lǐng)域內(nèi)具有廣闊的應(yīng)用前景。氧化石墨烯與石墨烯在結(jié)構(gòu)上非常類(lèi)似，通常被認(rèn)為是制備石墨烯的前驅(qū)體。氧化石墨烯表面含有許多親水性的含氧官能團(tuán)。然而，氧化石墨烯在有機(jī)溶劑中的分散性有限，限制了其在復(fù)合材料中的應(yīng)用。氧化石墨烯片層表面的合理修飾成為主要的挑戰(zhàn)之一。本論文主要對(duì)氧化石墨烯片層進(jìn)行表面修飾，同時(shí)制備及研究石墨烯/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。
　　首先

2、，研究中為增加表面修飾過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)活性位點(diǎn)，采用多種羧基化方法，將氧化石墨烯進(jìn)行羧基化處理，以期得到高羧基含量的氧化石墨烯。為了選取羧基含量最高的氧化石墨烯，采用滴定法與重量法兩種不同的方法對(duì)氧化石墨烯表面的羧基進(jìn)行了定量檢測(cè)。將羧基化氧化石墨烯，采用直接法與間接法并通過(guò)共價(jià)鍵將小分子對(duì)甲苯胺修飾于其表面，制備出一種疏水性的改性石墨烯（MGO-1及MGO-2）。使用傅里葉紅外(FT-IR)及紫外-可見(jiàn)光吸收（UV-Vis）可以證實(shí)對(duì)甲

3、苯胺已接枝到氧化石墨烯表面。X射線電子光譜(XPS)顯示氧化石墨烯同時(shí)發(fā)生表面修飾及還原兩個(gè)過(guò)程。對(duì)比兩種方法后得出，MGO-2具有更強(qiáng)疏水性(～126.4°)及更優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。
　　最后，采用溶液共混法制備了改性石墨烯/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，考察了不同類(lèi)型的石墨烯（氧化石墨烯與改性石墨烯）以及石墨烯的含量對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料力學(xué)性能和磨損性能的影響。同時(shí)考察了負(fù)載載荷對(duì)石墨烯/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料磨損性能的影響，并用掃描電子顯微鏡觀察了