氧化石墨烯改性-環(huán)氧復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、近年來，氧化石墨烯在聚合物基體中的納米尺度分散，成為研究的熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)材料相比，這種納米級(jí)別的材料在性能上有著無法比擬的優(yōu)勢，性能的提升程度通常取決于納米填充體在基體中的分散程度。但是氧化石墨烯的強(qiáng)親水性、弱親油性，使其難以在大多數(shù)有機(jī)溶劑中穩(wěn)定分散和剝離，限制了其在復(fù)合材料中加工應(yīng)用。因此有必要對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行表面修飾和功能化，對(duì)于氧化石墨烯納米復(fù)合材料的性能優(yōu)化具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　本文選用三種方法制備氧化石墨，提出了操作

2、簡單、無污染的氧化石墨制備方法。利用偶聯(lián)劑和無機(jī)離子Zn2+對(duì)氧化石墨烯表面進(jìn)行修飾和表面功能化的研究，在此基礎(chǔ)上制備了不同的環(huán)氧納米復(fù)合材料。采用XRD、SEM、TG、EDS、UV、FTIR等手段對(duì)其進(jìn)行表征和分析，并測試了不同環(huán)氧復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性能和吸水率，獲得主要結(jié)果如下：
　　(1)Hummers法(HGO)、提高Hummers法(IGO)、溶劑熱法(SGO)都可以成功制備出形貌、結(jié)構(gòu)基本一致的氧化石墨，但三種

3、 GO的氧化程度存在差別:SGO>IGO>HGO，HGO保留了更多的芳環(huán)結(jié)構(gòu)。IGO、SGO的制備過程相比傳統(tǒng)Hummers法，更為簡便、無污染，值得推廣。
　　(2)三種偶聯(lián)劑 KH550、KH560、KH570都成功接枝了氧化石墨烯，綜合考慮KH570改性效果最佳，親油性提高。研究發(fā)現(xiàn) KH570/GO在環(huán)氧復(fù)合材料中的最佳添加量為0.05wt％，拉伸強(qiáng)度、拉伸模量、斷裂伸長率、沖擊強(qiáng)度均達(dá)到了最大值，分別比純環(huán)氧樹脂提高了1

4、04.32%、14.46%、118.89%、89.84%。復(fù)合材料的吸水率降低了44%，同時(shí)熱穩(wěn)定性在高溫階段有所提高。說明改性后GO的納米分散效果，可以顯著提升復(fù)合材料的性能。
　　(3)納米ZnO可以均勻的負(fù)載在GO的片層上，降低了其親水性，提高了熱穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)ZnO/GO在環(huán)氧復(fù)合材料中的最佳添加量為0.25 wt%，力學(xué)性能達(dá)到最佳，拉伸強(qiáng)度、拉伸模量、斷裂伸長率、沖擊強(qiáng)度分別比純環(huán)氧提高了99.87%、12.09%、