氧化石墨烯复合材料的制备及其对水泥基材料和聚氨酯涂饰剂的增强增韧作用

发布时间：2017-04-20 03:16

  本文关键词：氧化石墨烯复合材料的制备及其对水泥基材料和聚氨酯涂饰剂的增强增韧作用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水泥基复合材料和聚氨酯的增强增韧一直是近些年研究的热点问题,在本研究中选用了氧化石墨烯复合材料分别对水泥基复合材料和聚氨酯进行了增强增韧的研究。首先采用改进Hummers法和超声波分散制备了纳米氧化石墨烯分散液,通过改变氧化剂的用量,来制备氧化程度较高的氧化石墨烯。利用溶液共混法制备了萘系减水剂/氧化石墨烯(NS/GO)复合材料。通过用傅立叶红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、能谱(EDS)对其进行了表征。EDS结果表明当石墨用量1 g,浓硫酸30 m L、高锰酸钾3 g时,氧化石墨烯的含氧量到达45.72%,氧化程度最佳。XRD图谱中NS/GO曲线中GO的特征峰消失,d值由0.34 nm变为0.86 nm,说明了GO片层完全剥离。将NS/GO加入到的水泥浆体中,研究了不同掺量的复合材料对水泥水化产物形状、水泥净浆流动度、凝结时间、石泥石孔结构以及力学性能的影响。实验结果表明:当NS/GO掺量为4.4%/0.06%(占水泥质量分数)时,水泥净浆的流动度达到240 mm,凝结时间减短,水泥石的无害孔孔隙率增加到78.8%,抗压强度达到65.4 MPa,耐折强度达到10.6 MPa,抗压耐折强度比对照样品分别提高了29.2%、29.3%。SEM结果显示此时的水化晶体产物分布比较规整有序,并形成了致密的块状结构,这是形成高力学性能的基础,与测试结果一致。通过实验总结NS/GO调控水泥水化产物微观结构的机理。复合材料能够促使GO在机体中的均匀分布,GO对水泥水化晶体产物的形成有模板效应,能够促使水泥石形成微小、形状统一的晶体结构,这些结果对于构建高性能、长寿命混凝土具有重要的意义。利用溶液共混法制备十二烷基硫酸钠/氧化石墨烯(SDS/GO)复合材料。研究了不同掺量的复合材料对水性聚氨酯性能的影响,并与只添加GO的聚氨酯性能对比。实验结果表明:十二烷基硫酸钠的引入降低了GO片层在共混液中的团聚,使GO分散的更加均匀。SDS/GO和GO的加入都降低了共混膜的断裂伸长率。但在0.4%掺量之后,添加SDS/GO有效减缓了共混膜断裂伸长率的下降。添加GO和添加SDS/GO的共混膜吸湿率都是随着GO的掺量增大而提高。但相同掺量下,添加SDS/GO的共混膜吸湿率提高的更快。在共混乳液进行皮革涂饰应用中,添加SDS/GO涂层耐磨性能提高更加明显,且两者都在1%掺量时提高最多。
【关键词】：氧化石墨烯复合材料 水泥基材料 聚氨酯涂饰剂 晶体微观结构
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB33;TQ317
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-22
• 1.1 引言12
• 1.2 氧化石墨烯的介绍12-15
• 1.2.1 氧化石墨烯的结构12-13
• 1.2.2 氧化石墨烯的制备13-14
• 1.2.3 氧化石墨烯的性能与应用14-15
• 1.3 氧化石墨烯复合材料的研究进展15-18
• 1.3.1 氧化石墨烯的功能化15-16
• 1.3.1.1 共价法15-16
• 1.3.1.2 非共价法16
• 1.3.2 氧化石墨烯复合材料的制备16-18
• 1.3.2.1 溶液共混法17
• 1.3.2.2 原位聚合法17-18
• 1.3.2.3 熔融共混法18
• 1.4 高性能混凝土的研究进展18-19
• 1.5 水性聚氨酯涂饰剂的发展以及前景19-20
• 1.6 课题研究的目的和意义20-21
• 1.7 课题研究的内容21
• 1.8 课题研究的创新点21-22
• 2 萘系减水剂/氧化石墨烯复合材料的制备与表征22-28
• 2.1 引言22
• 2.2 实验部分22-24
• 2.2.1 主要原料与设备22
• 2.2.2 GO的制备22-23
• 2.2.3 NS/GO的制备23-24
• 2.2.4 检测与表征24
• 2.3 实验结果与讨论24-27
• 2.3.1 红外谱图分析24
• 2.3.2 EDS表征24-25
• 2.3.3 XRD表征25-26
• 2.3.4 去离子水用量分析26-27
• 2.4 小结27-28
• 3 NS/GO复合材料对水泥基材料性能的影响28-38
• 3.1 前言28
• 3.2 实验部分28-30
• 3.2.1 主要原料与设备28
• 3.2.2 水泥基复合材料的制备28-29
• 3.2.3 水泥基复合材料的表征29-30
• 3.3 结果与讨论30-36
• 3.3.1 减水剂用量与净浆流动度之间的关系30-31
• 3.3.2 水泥石的微观结构31-32
• 3.3.3 水泥石的孔结构32-33
• 3.3.4 水泥石的力学性能测试33-34
• 3.3.5 水化时间对掺有NS/GO的水泥水化产物微观结构的影响34-35
• 3.3.6 水化机理35-36
• 3.4 小结36-38
• 4 氧化石墨烯改性聚氨酯皮革涂饰剂的研究38-49
• 4.1 引言38
• 4.2 实验部分38-41
• 4.2.1 主要原料与设备38-39
• 4.2.2 添加SDS/GO的WPU共混乳液的制备39
• 4.2.3 皮革涂饰应用39
• 4.2.4 共混膜的表征39-41
• 4.2.5 涂饰革样性能检测41
• 4.3 结果与讨论41-47
• 4.3.1 水性聚氨酯固含量的测定41
• 4.3.2 共混乳液分层时间41
• 4.3.3 涂膜表面微观表征41-42
• 4.3.4 共混膜力学性能的测试42-44
• 4.3.5 吸水性能的测定44-45
• 4.3.6 耐磨耗性能测试结果45
• 4.3.7 耐干湿擦性能检测结果45-46
• 4.3.8 耐折牢度性能测试结果46-47
• 4.4 小结47-49
• 5 结论49-50
• 致谢50-51
• 参考文献51-58
• 攻读学位期间发表的学术论文目录58-59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 范艳煌;邹正光;龙飞;吴一;高洁;孔令奇;;以氧化石墨烯为氧化介质制备石墨烯/聚苯胺导电复合材料[J];复合材料学报;2013年01期

2 王子龙;聂治平;单星本;江守恒;朱卫中;;减水剂对复合水泥混凝土强度影响[J];低温建筑技术;2013年04期

3 王露;周爱军;陈宪宏;;丙烯酸改性水性聚氨酯的制备与表征[J];包装学报;2013年03期

4 孔祥明;张珍林;;高吸水性树脂对高强混凝土自收缩的减缩机理[J];硅酸盐学报;2014年02期

5 吕生华;刘晶晶;邱超超;马宇娟;周庆芳;;纳米氧化石墨烯增强增韧水泥基复合材料的微观结构及作用机理[J];功能材料;2014年04期

6 吕生华;孙婷;刘晶晶;马宇娟;邱超超;;氧化石墨烯纳米片层对水泥基复合材料的增韧效果及作用机制[J];复合材料学报;2014年03期

7 王文娟;胡静;孙道兴;李少香;;有机氟改性水性聚氨酯性能研究[J];电镀与涂饰;2014年06期

8 刘翠云;高喜平;王旭;李东;汤克勇;;pH敏感海藻酸钠/氧化石墨烯复合水凝胶球的制备及性能研究[J];功能材料;2014年13期

9 王乾峰;贺誉;肖元杰;;高性能混凝土裂缝控制研究综述[J];混凝土;2013年05期

10 付绪望;于辰伟;陈春年;;聚吡咯/氧化石墨烯/氧化铜纳米棒复合材料的制备及其对葡萄糖催化性能的研究[J];金属功能材料;2013年05期

  本文关键词：氧化石墨烯复合材料的制备及其对水泥基材料和聚氨酯涂饰剂的增强增韧作用，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：317793