氧化石墨烯-水性環(huán)氧樹脂體系固化動力學及工藝優(yōu)化.pdf

1、隨著人類對環(huán)境保護意識的加強，性能優(yōu)異、綠色環(huán)保型水性環(huán)氧樹脂受到越來越廣泛的關(guān)注。但是環(huán)氧樹脂基體材料具有脆性大、不耐高溫等缺點，其應(yīng)用受到限制，因而對環(huán)氧樹脂進行改性研究一直都是該領(lǐng)域的熱點問題。氧化石墨烯是碳材料的重要組成部分，具有優(yōu)異的理化性能，被認為是極具潛力的增強材料。同時，氧化石墨烯在水溶液中的分散性較好，因此，本文選用氧化石墨改性以水為溶劑的水性環(huán)氧樹脂體系，以提高水性環(huán)氧樹脂基體材料的力學性能。
　　本文采用相反

2、轉(zhuǎn)法制備了氧化石墨烯/水性環(huán)氧樹脂乳液，研究了氧化石墨烯/水性環(huán)氧樹脂體系的固化動力學，并對制備的復合材料進行熱性能測試，確定了氧化石墨烯的最佳添加量，在此基礎(chǔ)上，以氧化石墨烯添加量為0.48wt％的水性環(huán)氧樹脂體系為例，通過宏觀動力學模擬研究了工藝溫度、升溫速率和材料厚度對固化過程的影響，并對工藝進行優(yōu)化，給出新的固化工藝條件，最后對新工藝進行實驗驗證。
　　非等溫固化動力學研究結(jié)果表明：SB自催化模型可以準確描述氧化石墨烯/水

3、性環(huán)氧樹脂體系的固化過程。熱失重測試和動態(tài)熱機械測試結(jié)果表明：氧化石墨烯/水性環(huán)氧樹脂復合材料的熱分解溫度和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度均隨著氧化石墨烯添加量的增大呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，添加量為0.36wt%時，材料失重3%和失重5%的溫度分別達到389.50℃和406.81℃，與純水性環(huán)氧樹脂體系相比，分別提高了31.00℃和25.08℃；添加量為0.48wt%時，氧化石墨烯/水性環(huán)氧樹脂復合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度達到143.77℃，與純水性環(huán)氧樹

4、脂體系相比，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度提高了約9℃。
　　宏觀動力學研究結(jié)果表明：工藝溫度越高、升溫速率越大，材料越厚，材料內(nèi)部產(chǎn)生的熱沖擊效應(yīng)越明顯；在熱沖擊階段和后固化升溫階段，材料表面處出現(xiàn)顯著的熱應(yīng)力。通過工藝優(yōu)化，將傳統(tǒng)的兩段連續(xù)升溫工藝（353.15K/2h+413.15K/3h）調(diào)整為帶有冷卻過程的三段式變溫工藝（358.15K/0.25h+341.15K/1h+413.15K/3h）。數(shù)值模擬結(jié)果表明：與傳統(tǒng)工藝相比，新工藝下