功能化石墨烯对碳纤维/BMI复合材料的改性研究

发布时间：2021-11-06 23:10

　　石墨烯作为新型二维碳纳米材料,具有优异的力学、电学、热学特性,被认为是21世纪最有前景的纳米材料。近年来,石墨烯被广泛应用于聚合物改性研究。本文采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯（GO）,并利用马来酸酐对GO进行表面功能化修饰,得到马来酸酐修饰的氧化石墨烯（MAH-GO）,实现了MAH-GO与树脂基体的化学键合。进而利用GO、MAH-GO分别对双马来酰亚胺（BMI）树脂及碳纤维复合材料进行改性;重点研究了MAH-GO对复合材料性能的影响,并分析了其作用机理。实验结果表明,马来酸酐成功地接枝到了GO表面;和GO相比,MAH-GO规整性更低,粒径更小,片层间距更大,在溶液中的分散性更好。MAH-GO的加入使得BMI树脂及其碳纤维复合材料的力学性能显著提高,树脂的热稳定性得到改善。当MAH-GO含量为0.1wt%时,BMI复合材料的冲击强度、拉伸强度较纯树脂分别提高了77.28%、29.29%;当MAH-GO含量为0.15wt%时,BMI/碳纤维复合材料的层间剪切强度、弯曲强度较未添加的碳纤维复合材料分别提高了28.67%和49.66%。 

【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

石墨烯构建富勒烯、碳纳米管和石墨示意图

应将小分子或聚合物大分子链由共价键连接到氧化石墨烯表面。这定性较高，可以引入新的活性基团，对进一步功能扩展提供了基础ich 等[25]利用氧化石墨烯上的-COOH、-OH 与高活性的异氰酸酯反列含异氰酸基团的功能化石墨烯，使得功能化石墨烯能够在 THF、实现长时间均匀分散，其制备过程如图 1.3 所示。

能够在聚合物中实现良好的分散，热性性能，还可以赋予聚合物新的功能。磺酸基与异氰酸酯对氧化石墨烯进行功能化，能化石墨烯/TPU 复合材料。研究表明，当功能化强度和模量分别提高了 75%、120%；磺酸基红外光响应特性，该复合材料制备的薄膜在红，依然保持有较高的能量密度和回复率。墨烯对环氧树脂进行了改性研究，得到石墨烯、分散效果对复合材料性能的影响。研究表明散良好的复合材料玻璃化温度相较纯树脂提高材料提高了两个数量级。石墨烯分散良好与分裂韧性（KIC）值分别提高了 52%和 24%。

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
[1]石墨烯/环氧树脂基复合材料的制备与性能研究[D]. 王永凯.郑州大学 2013
[2]石墨烯/聚酰亚胺纳米复合材料的制备与性能研究[D]. 王亚平.东华大学 2013
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本文编号：3480700