氧化石墨烯改性/复合材料性能研究

发布时间：2022-02-11 10:18

　　氧化石墨（GO）是近年来研究的热点,其制备方法多种多样,但是由于方法各异所制备的材料性能存在一定的差异。本文选用三种体系,采用强氧化的过硫酸铵法制备氧化石墨,提出了操作简单、无污染的氧化石墨制备方法。研究了不同基团偶联剂和无机离子Zn2+对氧化石墨烯表面进行修饰和表面功能化的研究。采用KEB 9007/GO、二乙烯三胺改性纳米ZnO/GO作为填料,制备了不同的环氧纳米复合材料。利用XRD、SEM、TG、EDS、Uv-vis、FTIR、接触角、吸水率测试、拉伸试验、冲击试验等手段对其进行表征和分析,并测试了不同环氧复合材料的力学性能、热稳定性能,获得如下结论:（1）虽然三种方法都可以得到氧化石墨,但三种GO的氧化程度存在差别,传统Hummers法保留了更多的芳环结构。氢氟酸法与过硫酸铵法的制备过程相比传统Hummers法,更为简便、无污染,值得推广。（2）分别带有氨基、环氧基、异氰酸基的三种偶联剂都成功接枝了氧化石墨烯,综合考虑,带有异氰酸基的KH9007改性效果最佳。研究发现,KH9007/GO在环氧复合材料中的最佳添加量为0.05wt%,此时复合材料的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率、... 

【文章来源】：江苏科技大学江苏省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 石墨烯的概述
        1.2.1 石墨烯的结构
        1.2.2 石墨烯的性能
        1.2.3 石墨烯的制备方法
    1.3 氧化石墨烯的概述
        1.3.1 氧化石墨稀的结构与性能
        1.3.2 氧化石墨的制备和剥离
        1.3.3 氧化石墨烯的改性
    1.4 氧化石墨烯/环氧树脂纳米复合材料
        1.4.1 环氧树脂的概述
        1.4.2 氧化石墨烯纳米复合材料
    1.5 研究内容和目的
第2章 过硫酸铵法制备氧化石墨研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂与仪器
        2.2.2 实验步骤
        2.2.3 测试与表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 氧化石墨的合成判断
        2.3.2 氧化石墨的XRD分析
        2.3.3 氧化石墨的FTIR分析
        2.3.4 氧化石墨的UV-vis分析
        2.3.5 氧化石墨的形貌分析
        2.3.6 氧化石墨的元素分析
        2.3.7 氧化石墨的TG/DTA分析
        2.3.8 氧化石墨的接触角分析
        2.3.9 氧化石墨的分散性分析
    2.4 本章小结
第3章 不同基团硅烷偶联剂对GO/环氧复合材料的制备与性能
    3.1 引言
    3.2 实验
        3.2.1 原料简介
        3.2.2 硅烷偶联剂改性GO机理
        3.2.3 实验过程
        3.2.4 测试与表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 偶联剂改性氧化石墨烯的FTIR分析
        3.3.2 偶联剂改性氧化石墨烯的XRD分析
        3.3.3 偶联剂改性氧化石墨烯的SEM分析
        3.3.4 偶联剂改性氧化石墨烯的TG分析
        3.3.5 偶联剂改性氧化石墨烯的接触角分析
        3.3.6 偶联剂改性氧化石墨烯的分散情况分析
        3.3.7 改性氧化石墨烯/环氧复合材料的XRD分析
        3.3.8 改性氧化石墨烯/环氧复合材料的力学性能分析
        3.3.9 改性氧化石墨烯/环氧复合材料的冲击断面SEM分析
        3.3.10 改性氧化石墨烯/环氧复合材料的TG分析
        3.3.11 改性氧化石墨烯/环氧复合材料的吸水率分析
    3.4 本章小结
第4章 二乙烯三胺改性纳米ZnO负载GO/环氧复合材料的制备及其性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验
        4.2.1 实验试剂与仪器
        4.2.2 实验原理
        4.2.3 实验步骤
        4.2.4 测试与表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 二乙烯三胺改性纳米ZnO负载GO的XRD分析
        4.3.2 二乙烯三胺改性纳米ZnO负载GO的SEM分析
        4.3.3 二乙烯三胺改性纳米ZnO负载GO的EDS分析
        4.3.4 二乙烯三胺改性纳米ZnO负载GO的FTIR分析
        4.3.5 二乙烯三胺改性ZnO负载GO的TG分析
        4.3.6 二乙烯三胺改性ZnO负载GO的接触角测试
        4.3.7 二乙烯三胺改性ZnO/GO环氧复合材料的XRD分析
        4.3.8 二乙烯三胺改性ZnO/GO环氧复合材料的力学性能分析
        4.3.9 二乙烯三胺改性ZnO/GO环氧复合材料的冲击断面SEM分析
        4.3.10 二乙烯三胺改性ZnO/GO环氧复合材料的TG分析
        4.3.11 二乙烯三胺改性ZnO/GO环氧复合材料的吸水率分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化石墨烯复合材料的研究进展[J]. 邓尧,黄肖容,邬晓龄.  材料导报. 2012(15)
[2]溶剂热法制备十二胺改性的氧化石墨及其表征[J]. 杨娟,孙磊,程晓农,周亚洲,赵南.  江苏大学学报(自然科学版). 2012(04)
[3]一种可分散性石墨烯的制备[J]. 马文石,周俊文.  高等学校化学学报. 2010(10)
[4]纳米ZnO研究进展[J]. 叶晓云,周钰明.  化学与生物工程. 2010(02)
[5]石墨烯的功能化及其相关应用[J]. 黄毅,陈永胜.  中国科学（B辑:化学）. 2009(09)
[6]聚苯乙烯/氧化石墨纳米复合材料的制备与性能[J]. 杨建国,牛文新,李建设,吴承佩,丁延伟.  高分子材料科学与工程. 2005(05)
[7]聚合物/无机纳米复合材料研究进展[J]. 朱军,李毕忠.  化工新型材料. 2000(10)



本文编号：3620100