氟硅烷和石墨烯对玻璃纤维的改性研究

发布时间：2017-09-01 17:30

  本文关键词：氟硅烷和石墨烯对玻璃纤维的改性研究

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【摘要】：受到自然界荷叶效应的启发,人类开始了超疏水性的研究。材料的超疏水性在自清洁性、金属防腐、减小摩擦等领域中有广泛应用。本文利用微米级硅纤维为原料,等离子体烧结,随后再经过氟硅烷处理,180℃加热1h,得到接触角为157°的超疏水表面,气孔率为20%,从而使得表面具有一定的粗糙度。砂纸打磨之后,再次测试,接触角虽有所下降,但仍然可以达到超疏水性标准。当水滴对样品表面的冲击速率为10m/s时,水会渗入内部,晾干之后疏水性可恢复。表明样品表面受到物理和化学破坏后,内部结构并未受到损坏。石墨烯是一种新型的二维纳米材料,只有一个原子层厚度。因其特殊的结构而具有很多优异的性能,如高的比表面积,超强的机械强度,良好的透光性等。玻璃纤维是一种无机非金属材料,具有良好的拉伸强度,耐腐蚀性好,且具有优良的化学稳定性和热稳定性。本文将两者复合,压制成薄片,涂BN加以保护,使用酒精喷灯加热样品,利用玻璃的非晶态性质,达到软化温度时进行人工拉丝操作,得到石墨烯增强玻璃纤维材料,最高拉伸强度达到471MPa,断裂伸长率为原丝的67%。石墨烯纳米筛也被称为多孔石墨烯,不仅保留了石墨烯固有的优良性质,而且具有更高的透光率和比表面积。本文就石墨烯纳米筛的制备提出一步合成石墨烯纳米筛的方法,在Ar气氛,850℃条件下,氧化石墨烯被还原为石墨烯,FeCl3经历了从FeCl3 →Fe(OH)3→Fe2O3的转变,同时Fe2O3对石墨烯表面进行蚀刻,得到石墨烯纳米筛。使用XRD、Raman、FI-IR、SEM和TEM对样品进行表征,证明在不破坏石墨烯结构的基础上,获得孔分布均匀、尺寸在50-100nm范围的石墨烯纳米筛。
【关键词】：超疏水 石墨烯/玻璃复合纤维 力学性能 石墨烯纳米筛
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ171.77
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 引言9-25
• 1.1 疏水性概况9-14
• 1.1.1 荷叶效应9-10
• 1.1.2 超疏水性概念10-11
• 1.1.3 理论模型11-13
• 1.1.4 超疏水性表面的制备方法和应用13-14
• 1.2 玻璃纤维14-17
• 1.2.1 玻璃纤维概述14
• 1.2.2 玻璃纤维的分类14-16
• 1.2.3 玻璃纤维的应用16-17
• 1.3 石墨烯纳米筛17-24
• 1.3.1 石墨烯纳米筛概述17
• 1.3.2 石墨烯纳米筛的制备方法17-20
• 1.3.3 石墨烯纳米筛的应用20-24
• 1.4 研究目的与研究内容24-25
• 1.4.1 研究目的24
• 1.4.2 研究内容24-25
• 2 氟硅烷修饰硅纤维块体表面的超疏水性可修复性研究25-32
• 2.1 引言25-26
• 2.2 实验材料26
• 2.2.1 实验原料26
• 2.2.2 实验设备26
• 2.3 实验方法26-27
• 2.3.1 实验方案26
• 2.3.2 样品测试与表征26-27
• 2.4 结果与分析27-31
• 2.5 本章小结31-32
• 3 石墨烯/玻璃复合纤维的制备与力学性能研究32-42
• 3.1 引言32
• 3.2 实验材料32-33
• 3.2.1 实验原料32-33
• 3.2.2 实验设备33
• 3.3 实验方法33-35
• 3.3.1 实验方案33-34
• 3.3.2 技术路线34
• 3.3.3 实验原理34
• 3.3.4 样品测试与表征34-35
• 3.4 结果与讨论35-40
• 3.4.1 力学性能分析37-39
• 3.4.2 微观机制39-40
• 3.5 本章小结40-42
• 4 化学蚀刻法制备石墨烯纳米筛42-51
• 4.1 引言42
• 4.2 实验材料42-43
• 4.2.1 实验原料42-43
• 4.2.2 实验设备43
• 4.3 实验方法43-46
• 4.3.1 实验方案43-44
• 4.3.2 技术路线44
• 4.3.3 实验原理44-45
• 4.3.4 样品的测试与表征45-46
• 4.4 结果与讨论46-50
• 4.4.1 结构分析46-48
• 4.4.2 形貌分析48-50
• 4.5 本章小结50-51
• 5 结论51-52
• 参考文献52-56
• 附录(在读期间发表的论文)56-57
• 致谢57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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本文编号：773479