咪唑改性氧化石墨烯及其在环氧树脂中的应用

发布时间：2017-03-29 10:23

  本文关键词：咪唑改性氧化石墨烯及其在环氧树脂中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：石墨烯以其优异的物理化学性质,引起了广泛的关注。然而石墨烯不易分散在有机基体中,限制了其在复合材料领域中的应用。氧化石墨烯因其表面存在大量的羟基、羧基以及环氧基团,可以通过改性很好的分散在有机相中,并且通过化学改性还可以赋予氧化石墨烯新的功能。研究试图通过对氧化石墨烯的改性,使其对环氧树脂具有固化作用或可以催化固化反应,这样改性氧化石墨烯既可以作为环氧树脂的增强剂,又可作为固化剂或是固化反应的催化剂。我们采用即可作固化剂又可作催化剂的咪唑类化合物对氧化石墨烯进行改性,得到了咪唑类改性氧化石墨烯,并探究了其在环氧树脂中的应用。主要的研究结果包括:(1)以石墨为原料,用改进的Hummers法制备出氧化石墨烯。然后利用叠氮化钠通过Curtius重排,成功制得氨基化氧化石墨烯,并利用红外、XPS、紫外等手段对产物进行表征。(2)以异氟尔酮二异氰酸酯为桥梁,将咪唑接枝到氧化石墨烯的表面,成功制得咪唑改性氧化石墨烯。通过DSC研究得知,它对环氧树脂有很好的固化作用。然后咪唑改性氧化石墨烯作为共固化剂制备出咪唑改性氧化石墨烯-环氧树脂复合材料,当咪唑改性氧化石墨烯的含量为1wt%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度以及冲击强度达到最大值。(3)以异氟尔酮二异氰酸酯为桥梁,将2-乙基-4-甲基咪唑接枝到氧化石墨烯的表面,成功制得2-乙基-4-甲基咪唑改性的氧化石墨烯。通过DSC研究发现,2-乙基-4-甲基咪唑对双氰胺固化环氧树脂体系以及酸酐固化环氧树脂体系有不错的催化效果,对于双氰胺-环氧树脂体系,加入1wt%的GO-IPDI-MZ可以使得固化温度降低25℃,对于酸酐-环氧树脂体系,加入1wt%的GO-IPDI-MZ,可以使得固化反应在180℃下快速进行。分析了它对酸酐固化环氧树脂体系的催化机理。
【关键词】：氧化石墨烯 咪唑 化学改性 环氧树脂 固化性能
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ323.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-24
• 1.1 引言9-10
• 1.2 氧化石墨烯的简介10-16
• 1.2.1 氧化石墨烯的结构与特征10-11
• 1.2.2 氧化石墨烯的制备方法11-12
• 1.2.3 氧化石墨烯的化学改性12-16
• 1.3 环氧树脂的简介16-19
• 1.3.1 环氧树脂的结构16-17
• 1.3.2 环氧树脂的性能17
• 1.3.3 环氧树脂的固化剂17-19
• 1.4 改性氧化石墨烯-环氧树脂复合材料的研究19-22
• 1.6 本课题的主要内容及目的22-24
• 第二章 氧化石墨烯的氨基化24-38
• 2.1 引言24
• 2.2 实验部分24-28
• 2.2.1 实验试剂与仪器24-25
• 2.2.2 氧化石墨烯的合成25-26
• 2.2.3 氨基化氧化石墨烯的合成26-27
• 2.2.4 表征方法27-28
• 2.3 结果讨论28-36
• 2.3.1 氧化石墨烯（GO）的表征28-34
• 2.3.2 氨基化氧化石墨烯的表征34-36
• 2.4 本章小结36-38
• 第三章 咪唑改性氧化石墨烯及其环氧树脂复合材料的制备与表征38-61
• 3.1 引言38
• 3.2 实验部分38-43
• 3.2.1 实验原料及仪器38-40
• 3.2.2 咪唑改性氧化石墨烯（GO-IPDI-MZ）的合成40
• 3.2.3 咪唑改性氧化石墨烯对环氧树脂的固化反应40
• 3.2.4 咪唑改性氧化石墨烯/环氧树脂复合材料的制备40-41
• 3.2.5 表征方法41-43
• 3.3 结果与讨论43-59
• 3.3.1 咪唑改性氧化石墨烯（GO-IPDI-MZ）的表征43-48
• 3.3.2 咪唑改性氧化石墨烯对环氧树脂的固化性能的表征48-52
• 3.3.3 咪唑改性氧化石墨烯/环氧树脂复合材料的结构与性能52-59
• 3.4 本章小结59-61
• 第四章 2-乙基4甲基咪唑改性氧化石墨烯的催化性能研究61-74
• 4.1 引言61
• 4.2 实验部分61-64
• 4.2.1 实验原料及仪器61
• 4.2.2 2-乙基4甲基咪唑改性氧化石墨烯的合成61-62
• 4.2.3 GO-IPDI-EMI对双氰胺-环氧树脂体系的催化性能62-63
• 4.2.4 GO-IPDI-EMI对酸酐-环氧树脂体系的催化性能63
• 4.2.5 表征方法63-64
• 4.3 结果与讨论64-72
• 4.3.1 2-乙基4甲基咪唑改性氧化石墨烯（GO-IPDI-EMI）的表征64-67
• 4.3.2 GO-IPDI-EMI对双氰胺-环氧树脂固化体系的催化效果67-69
• 4.3.3 GO-IPDI-EMI对酸酐-环氧树脂固化体系的催化效果69-70
• 4.3.4 GO-IPDI-EMI对酸酐-环氧树脂体系的催化机理研究70-72
• 4.4 本章小结72-74
• 结论与展望74-76
• 参考文献76-81
• 攻读博士/硕士学位期间取得的研究成果81-82
• 致谢82-83
• 附件83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 成兴明;环氧模塑料性能及其发展趋势[J];半导体技术;2004年01期

2 Gongqing Tang;Zhi-Guo Jiang;Xiaofeng Li;张好斌;于中振;;Simultaneous Functionalization and Reduction of Graphene Oxide with Polyetheramine and Its Electrically Conductive Epoxy Nanocomposites[J];Chinese Journal of Polymer Science;2014年08期

3 付东升,张康助,朱光明,孙福林;E-39D/METHPA固化体系性能及固化机理探讨[J];化学与粘合;2004年02期

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本文编号：274262