氧化石墨烯的表面改性与其与环氧树脂的复合分析

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1、-摘要石墨烯独特的结构特点赋予其优异的力学和电学性能，可广泛的应用在许多高科技领域中。由于石墨烯（GN）呈化学惰性，易产生团聚，因此限制了其应用，功能化被认为是解决这一问题的有效途径。本研究采用改进Hummers氧化法制备氧化石墨，经超声剥离得到氧化石墨烯（GO），利用其表面的环氧基团，将双酚A（BPA）接枝到GO表面，实现对GO的表面功能化；然后将其与环氧树脂（EP）复合，制备GO/EP复合材料，研究改性前后GO对EP力学及热稳定性的影响。首先，采用传统Hummers法和改进后Hummers法制备GO，比较了两种方法对GO结构的影响，利用FT

2、-IR、XRD和TG对两种GO进行表征，结果显示：改进法所制备的GO（用IGO表示）表面有更多的环氧基团，层间距更大，层数更低，且保存的石墨晶体结构更完好。其次，在上述工作的基础上，开展了在IGO表面接枝BPA（IGO-BPA）的研究。为了防止IGO表面的酚羟基和羧基对后续工作的不利影响，我们先采用NaOH溶液对其进行了封端处理，得到封端IGO（用SIGO表示），然后在碱性条件下进行了BPA接枝GO的探索工作，FT-IR、XPS和SEM结果表明，BPA以共价键成功接枝到GO表面，XRD结果显示IGO-BPA以松散的方式堆砌在一起；分散性实验结果

3、表明，IGO-BPA比IGO和SIGO在丙酮中分散效果更好。最后，采用溶液共混法制备了IGO/EP、SIGO/EP和IGO-BPA/EP复合材料，考察改性前后和不同含量GO对复合材料力学性能、热学性能的影响。结果表明：GO的加入提高了复合材料的力学性能、热稳定性，比较而言，以IGO-BPA的改性效果更佳，在其添加量为0.5wt%时，复合材料的综合力学性能最佳。关键词：氧化石墨烯，环氧树脂，改性，复合材料，性能I----万方数据----ABSTRACTGraphenehasrecentlybeenusedinthefutureHi-Techfie

4、ldowingtoitsoutstandingmechanicalpropertiesandthermalconductivityowntoitsuniquestructure.Butthecharacteristicofitschemicalinertiaandagglomerateswouldlimiteitsapplication.Thefunctionalizationtographenehasbecomeaneffectivewaytodissolvethisproblem.Inthispaper,graphiteoxidewaspr

5、eparedbyimprovedHummersmothed,thentheGOwasobtainafterultrasonictreatment.GOsheetssuspendedinwaterwithNaOHfirsttoend-cappingbeforeGOwasfunctionalizedbygraftinglow-costbisphenolA(BPA).Onthebasisofthis,functionalizedGOwasusedtomodifyepoxyresin(EP)andthenthemechanical,thermalpro

6、pertiesofmodifiedcompositeswereinvestigated.Firstly,thetwokindsofGOwhichweremadebytraditionalHummersandimprovedHummersmethodrespectivelywerecharacterizedbyFouriertransforminfrared(FTIR)spectroscopy,thermogravimetricanalysis(TGA),X-raydiffraction(XRD).Theresultsshowthatsignif

7、icantepoxygroupswereonthesurfaceofIGO.ThegreaterinterlayerspacingofIGOmakeitmorebeneficialtoobtainalowernumberoflayersofgrapheneoxidewithmoreintactcrystalstructure.Secondly,Onthebasisabove,weexplorereactionconditionsbetweenIGOandBPA.Inordertopreventphenolichydroxylandcarboxy

8、lonthesurfaceofIGOimpactsfollow-upwork,wefirstadopttheNaOHsolutiontreatment