石墨烯的表面修饰及石墨烯/尼龙6纳米复合材料的制备

发布时间：2023-04-25 20:37

　　石墨烯以其特有的力学、电学、化学特性以及独特的结构,在未来高科技领域中具有巨大的应用价值。其中将石墨烯作为填充材料来制备石墨烯/聚合物纳米复合材料,不仅为高综合性能复合材料的制备开辟了新的研究思路,还为石墨烯的应用开启了新的篇章,可见利用石墨烯来改性尼龙6(PA6)的力学性能具有重要的研究意义。然而,石墨烯呈化学惰性,在PA6基体中存在着易团聚、界面结合不佳等问题,严重影响了复合材料的相关性能。基于此,本论文以提高PA6的力学性能为研究目的,通过对石墨烯进行系列改性处理,采用FTIR、XRD、TG、XPS等检测手段对其进行微观组织和力学性能表征,考察了不同含量的功能化石墨烯对复合材料力学性能的影响。首先,采用自由基加成的方法,利用丁二酸酰基过氧化物对氧化石墨烯(GO)进行侧壁羧基功能化,得到表面接枝羧基的氧化石墨烯(CFGO),通过光谱对产物进行表征并考察了其分散性。结果表明:羧基自由基以共价键的方式接枝到GO表面,使GO表面羧基含量提高了7.6%以上。通过观察GO和CFGO在水和甲苯中的分散情况,发现羧基化的CFGO在极性溶剂(水)中具有更好的分散稳定性,但在非极性溶剂(甲苯)中分散...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    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
    1.3 氧化石墨烯概述
        1.3.1 氧化石墨烯的结构
        1.3.2 氧化石墨烯的性质
        1.3.3 氧化石墨烯的制备
    1.4 石墨烯/氧化石墨烯的修饰
        1.4.1 共价键修饰
        1.4.2 非共价键修饰
    1.5 石墨烯/聚合物纳米复合材料
        1.5.1 聚酰胺6
        1.5.2 石墨烯/PA6纳米复合材料的制备
        1.5.3 石墨烯/PA6纳米复合材料的性能研究
    1.6 研究目的及研究内容
第二章 试样制备及性能表征
    2.1 原料及仪器
        2.1.1 原料
        2.1.2 仪器
    2.2 试样的制备
        2.2.1 氧化石墨烯的羧基化处理
        2.2.2 CFGO接枝PA6聚合物的制备
        2.2.3 PNG/PA6纳米复合材料的制备
    2.3 试样性能测试及表征
        2.3.1 拉曼光谱
        2.3.2 红外光谱分析
        2.3.3 热重分析
        2.3.4 X射线光电子能谱测试
        2.3.5 场发射扫描电镜
        2.3.6 差示扫描量热分析
        2.3.7 粘度测试
        2.3.8 XRD分析
        2.3.9 力学性能测试
第三章 氧化石墨烯的表面修饰
    3.1 前言
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 GO和CFGO的Raman光谱分析
        3.2.2 CFGO的红外光谱分析
        3.2.3 CFGO的热失重分析讨论
        3.2.4 CFGO的X射线光电子能谱分析
        3.2.5 CFGO的SEM表征观察
        3.2.6 CFGO的分散性
    3.3 本章小结
第四章 氧化石墨烯表面原位接枝尼龙6
    4.1 前言
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 接枝过程中的反应
        4.2.2 PNG的红外光谱图
        4.2.3 PNG的XRD分析
        4.2.4 NG的DSC分析
        4.2.5 CFGO-PA6的接枝率分析
        4.2.6 粘均分子量
        4.2.7 PNG与NG的形貌图
    4.3 本章小结
第五章 石墨烯/尼龙6纳米复合材料的制备
    5.1 前言
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 PNG/PA6纳米复合材料的TG分析
        5.2.2 PNG/PA6纳米复合材料的DSC分析
        5.2.3 力学性能测试结果分析
        5.2.4 断面观察及氧化石墨烯的增韧增强机理分析
    5.3 本章小结
第六章 结论
参考文献
攻读硕士期间取得的研究成果
致谢



本文编号：3801020