石墨烯,环氧树脂胺类,复合体系等温固化动力学

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1、湖北汽车工业学院科技学院毕业设计（论文）课题名称:no石墨烯/环氧树脂/胺类复合体系等温固化动力学指导老师：XX学生姓名：XX班级：XX学号：XX专业：材料科学与工程（高分子）时间：2013年5月摘要本文主要采用等温差示扫描热量法（DSC）研究石墨烯/坏氧树脂复合体系在80°C、90°C、100°C.110°C.120°C下的固化过程，用Kamal模型拟合方法研究石墨烯/环氧树脂固化过程，并求出反应中的活化能和反应级数等动力学参数，探讨石墨烯对环氧树脂固化行为的影响。实验结果表明，石墨烯对环氧树脂的固化有抑制作用，使得反应的速率有所降低。关键词：环氧树脂

2、；石墨烯;固化反应；动力学；等温DSCAbstractThispapermainlyusingisothermaldifferentialscanningcalorimetry(DSC)studyofgraphene/epoxyresincompositecuringprocessat80°C,90°C,100°C,110°C,120°C,researchofgraphene/epoxyresincuringprocessbyusingfittingmethodofKamalmodel,andcalculatetheactivationreactiono

3、fenergyandsomekineticsparametersincludingthereactionorder,toexploretheeffectofgrapheneonthecuringbehaviorofepoxyresin.Theexperimentalresultsshowedthatthecuringofepoxyresin,grapheneinhibitoryeffectjtmakesthereactionratedecreased目录摘要1ABSTRACT1目录2第1章概述31.1本课题的研究背景及意义31.2树脂的选择41・3固化选

4、择51・4固化阶段51.5石墨烯61.6环氧树脂/石墨烯纳米复合材料91・7环氧树脂的动力学研究基木理论111・8本课题采用的方法11第二章实验与测试122.1主要原材料122.2仪器设备122.3样品制备122.4测试13第三章数据处理及分析143.1等温固化反应曲线143.2KAMAL模型拟合173.3活化能20结论23致谢24参考文献25第一章概述1.1本课题的研究背景及意义环氧树脂作为一种得到广泛应用的聚合物，关于其结构和性能的研究已经有了很多报到，其屮使用差示扫描热量仪（DSC）研究其固化动力学是一种非常重要的手段，它对决定环氧树脂的加工工艺、

5、反应条件以及生产配方等因索冇着重要的作用。目前，已经冇许多文献研究了碳纳米管（CNTs）、碳纳米纤维（CNFs）、膨胀石墨（EG）等分填料对环氧树脂固化反应的影响。与CNTs和CNFs类似，石墨烯（GO）也有着优异的物理和化学性能，但石墨烯具有优异的导电、导热和力学性能，可作为制备高强导电复合材料的理想纳米填料，同时分散在溶液中的石墨烯也可与聚合物单体相混合进而经聚合形成复合材料体系，此外石墨烯的加入可赋予复合材料不同的功能性，不但表现出优异的力学和电学性能，且具有优良的加工性能，为复合材料提供了更广阔的应用空间。与纯的聚合物相比，石墨烯/聚合物复合材料

6、的力学、热学、电学和阻燃性能均有显著提高，同时，石墨烯增强的聚合物复合材料的力学和电学性能均较黏土或者其他炭材料增强的聚合物基复合材料的性能优异。虽然CNTs的力学性能与石墨烯相当，但是研究发现，在热学和电学性能方面石墨烯是更好的纳米填料。然而，复合材料的物理化学性质与石墨烯片层在基体中的分散情况以及与基体间的相互作用力密切相关。结构完整的石墨烯是由不含任何不稳定键的苯六元环组合而成的二维晶体，化学稳定性高，其表面呈惰性状态，与其他介质（如溶剂等）相互作用较弱，耳石墨烯片与片Z间存在较强的范德华力，容易产生团聚，使其难溶于水和常用有机溶剂，这极大限制了石

7、墨烯的进一步研究和应用。而石墨烯（GO）表而含冇大量的含氧官能团，如轻基、竣基、环氧等，这些官能团使得石墨烯的改性与修饰成为可能；因此，石墨烯氧化物是大规模合成石墨烯的起点，也是实现右墨烯功能化的最为有效的途径Z-,可通过将石墨烯作为新型填料来制备功能性纳米填料/聚合物复合材料，以改善纳米填料/聚合物复合材料的力学、导热、导电等综合物理性能近年來，研究工作者们在碳材料对环氧树脂固话动力学影响的领域做了大量的研究工作，最近A11aoui和Bounia就对CNTs对环氧树脂的固化反应动力学的影响做了总结,我们之前的研究就发现CXTs能够促进环氧树脂的固化反应

8、，但CNTs却对环氧树脂的固化反应动力学影响较小。Abdalla等人在多壁碳纳米