石墨烯的表面修饰及石墨烯_尼龙6纳米复合材料的制备.pdf

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1、分类号___________密级___________石墨烯的表面修饰及石墨烯/尼龙6纳米复合材料的制备研究生姓名：胡泽艺指导教师姓名、职称：陈宪宏教授丁燕鸿副教授学科专业：冶金材料工程研究方向：纳米复合材料湖南工业大学二〇一八年六月十五日分类号___________密级___________石墨烯的表面修饰及石墨烯/尼龙6纳米复合材料的制备Functionalizationofgrapheneandthepreparationofgraphene/nylon6nanocomposites研究生姓名：胡泽

2、艺指导教师姓名、职称：陈宪宏教授丁燕鸿副教授学科专业：冶金材料工程研究方向：纳米复合材料论文答辩日期答辩委员会主席湖南工业大学二〇一八年六月十五日湖南工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：年月日湖南工业大学论文版权使用授权书本人了解

3、湖南工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其他手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。作者签名：导师签名：日期：年月日摘要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

4、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

5、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)中分散性能比GO还差。其次，利用原位聚合法，在CFGO上进行PA6接枝改性，得到表面接枝PA6分子链的CFGO(记为PNG)，并对接枝效果进行了表征。结果表明：随着CFGO含量的增多，PA6聚合物的分子量逐渐下降，且通过热重分析计算出PNG-0.1的接枝率最高为87%。最后，利

6、用物理共混法制备了PNG/PA6纳米复合材料，考察不同添加量的PNG对复合材料力学性能的影响。结果表明：随着PNG含量的增加，PNG/PA6的拉伸强度和弯曲强度都表现出先増加后降低的趋势，当PNG的含量为0.5wt%时，复合材料的拉伸强度和弯曲强度达到最大，分别为96.6Mpa和104.5Mpa，较纯PA6增加了17%和23.3%。冲击强度在PNG含量为0.3wt%时达到最大为28.95KJ/m，较纯PA6提高了51%，当PNG的含量超过0.3wt%时，复合材料冲击强度开始下降。关键词：氧化石墨烯，尼龙6

7、，改性，复合材料，力学性能IABSTRACTGraphenewithitsuniquemechanical,electricalandchemicalpropertiesanduniquestructurehasgreatapplicationvalueinthefuturehigh-techfields.Thepreparationofgraphene/polymernanocompositesbyusinggrapheneasafillermaterialnotonlyopensupnewresear

8、chideasforthepreparationofhigh-performancecompositematerials,butalsoopensanewchapterfortheapplicationofgraphene.Itcanbeseenthatgrapheneisused.Themechanicalpropertiesofmodifiednylon6haveimportantresearchsignificance.