氧化石墨烯的表面修饰及与聚芳醚腈的复合材料的研究

发布时间：2017-11-01 02:25

  本文关键词：氧化石墨烯的表面修饰及与聚芳醚腈的复合材料的研究

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【摘要】：石墨烯(Graphene)作为一种二维的碳材料,它的每一层上的碳键结构都是SP2杂化,具有高的电子云密度,结晶性和比表面积。与石墨烯相比,氧化石墨烯(Graphene oxide GO)作为石墨烯的前聚体,它的片层表面上分布着很多含氧官能团,包括大部分的环氧基团,羟基和少部分的酚基,羧基和羰基等。大量含氧官能团表现出的极性使得氧化石墨烯具有强烈的亲水性,从而使得氧化石墨烯在很多溶剂中有良好的分散性。本论文一方面希望通过利用氧化石墨烯作为一个载体,对其进行修饰,制得不同功能性的杂化材料。另一方面再利用它的极性键而展现出的较强的亲水性,来提高杂化材料在聚合基上的分散性。聚芳醚腈(PEN)是一类新型工程树脂,具有优异的阻燃性、耐高温性和机械强度等性能,有望作为新型高分子结构材料在军工、航天、汽车及电子等领域发挥重要作用。为了获得兼具良好的热学性能和力学性能及较高的介电性能或者微波吸收性能,本论文采用价格低廉的双酚A型聚芳醚腈为基体,通过对氧化石墨烯不同的修饰而制备出杂化材料氧化石墨烯@酞菁铁和氧化石墨烯@四氧化三铁/酞菁铁,按照不同的比例加入到聚芳醚腈里从而制备出聚芳醚腈/氧化石墨烯@酞菁铁和聚芳醚腈/氧化石墨烯/四氧化三铁@酞菁铁复合材料。本论文主要研究内容如下:(1)首先,采用Hummers改良法制得氧化石墨烯,然后对它的表面进行修饰,首先采取的是以2水合醋酸铜为铜源,以乙二醇为有机相,在一定的条件下利用溶剂热法制得氧化石墨烯@酞菁铜杂化材料(GO@CuPc)。结果表明棒状的酞菁铜均匀的分散在氧化石墨烯表面上,紫外测试和红外测试表面了杂化材料的上酞菁铜和氧化石墨烯的存在。(2)以氧化石墨烯为载体,以六水合三氯化铁为铁源,乙二醇为有机相,制备出一种具有优异微波吸收性能的氧化石墨烯@四氧化三铁/酞菁铁(GO@Fe3O4/FePc)杂化材料。实验证明,随着双邻苯二甲腈(BPH)含量的增多,GO@Fe3O4/FePc杂化材料的微波吸收性能显著增加,当BPH的含量达到0.1 g时,制备出的杂化材料的反射损耗值达到了-27.92 dB。(3)将两种杂化材料按照不同的比例加入到双酚A型聚芳醚腈中,采用流延成膜法利用其协同作用制备出性能优异PEN/GO@CuPc和PEN/GO@Fe3O4/FePc两种复合材料。当GO@CuPc含量低于2%时,复合材料的介电常数增加的幅度很小,而当GO@CuPc的含量达到3%介电常数则出现大幅度的增加,当它的含量达到5%时,PEN/GO@CuPc复合材料在100 Hz时,它的介电常数达到52 Hz.对于制备出的PEN/GO@Fe3O4/FePc复合材料,随着GO@Fe3O4/FePc含量的增加它的饱和磁化强度增强。
【关键词】：氧化石墨烯 聚芳醚腈 复合材料 介电性能 电磁性能
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;TB332
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 氧化石墨烯复合材料概述11-15
• 1.1.1 氧化石墨烯11-12
• 1.1.2 氧化石墨烯基复合材料的发展12-13
• 1.1.3 氧化石墨烯/聚合物复合材料的发展13
• 1.1.4 氧化石墨烯/聚合物的制备方法13-14
• 1.1.5 GO基复合材料及GO/聚合物复合材料的发展前景14-15
• 1.2 无机纳米物质/聚芳醚腈复合材料的发展与研究15-16
• 1.3 本论文的提出的依据和主要内容16-20
• 第二章 GO@CuPc杂化材料20-27
• 2.1 实验部分21-23
• 2.1.1 主要材料21
• 2.1.2 双邻苯二甲腈（BPH）的合成21-22
• 2.1.3 氧化石墨烯的制备22
• 2.1.4 氧化石墨烯@酞菁铜（GO@CuPc）复合材料的制备22-23
• 2.1.5 表征测试23
• 2.2 结果与讨论23-25
• 2.2.1 GO@CuPc的结构与形貌特征23-25
• 2.3 本章小结25-27
• 第三章 GO@Fe_3O_4/FePc杂化材料27-40
• 3.1 主要原料28-30
• 3.1.1 实验部分28
• 3.1.2 GO@Fe_3O_4/FePc的合成28
• 3.1.3 表征测试28-30
• 3.2 不同BPH含量下的GO@Fe_3O_4/FePc探究的结果及讨论30-38
• 3.2.1 结构与形貌特征30-34
• 3.2.2 磁性能与电性能34-38
• 3.3 本章小结38-40
• 第四章 PEN/GO@CuPc和PEN/GO@Fe_3O_4/FePc复合材料的制备及研究40-57
• 4.1 实验部分40-42
• 4.1.1 主要材料40-41
• 4.1.2 GO@CuPc和GO@Fe_3O_4/FePc的制备41
• 4.1.3 PEN/GO@CuPc和PEN/GO@Fe_3O_4/FePc的制备41
• 4.1.4 表征测试41-42
• 4.2 PEN/GO@CuPc的结果及讨论42-50
• 4.2.1 PEN/GO@CuPc的形貌42-44
• 4.2.2 GO@CuPc对PEN/GO@CuPc复合材料的性能的影响44-50
• 4.2.2.1 热学性能44-45
• 4.2.2.2 力学性能45-46
• 4.2.2.3 介电性能46-48
• 4.2.2.4 流变性能48-50
• 4.3 PEN/GO@Fe_3O_4/FePc的结果及讨论50-55
• 4.3.1 PEN/GO@Fe_3O_4/FePc的形貌50-51
• 4.3.2 GO@Fe_3O_4/FePc对PEN/GO@Fe_3O_4/FePc复合材料的性能的影响51-55
• 4.3.2.1 热学性能51-52
• 4.3.2.2 力学性能52-53
• 4.3.2.3 流变性能53-54
• 4.3.2.4 磁性能54-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 结束语57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-67
• 攻读硕士期间的研究成果67-68

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