氧化石墨烯-含硅脂環族環氧樹脂納米復合材料制備及性能研究.pdf

1、石墨烯是一種由碳原子經sp2雜化而成的單原子厚納米材料。由于其真正意義上的二維結構所帶來的出眾性能，近年來引起人們廣泛的研究興趣。氧化石墨烯作為大規模制備石墨烯的前驅體、重要的石墨烯衍生材料，具有同環氧樹脂單體良好的相容性，以及固化過程中與環氧基質可反應性，并且能夠從多方面提高聚合物性能，是一種優異的納米填料。本文結合近年來出現的新型脂環族環氧樹脂，設計合成了一種全新結構的氧化石墨烯/含硅脂環族環氧樹脂納米復合體系，對其結構進行全面系統

2、表征，并對其性能進行測試研究。具體內容概括為:
　　(1)以改進的Hummers氧化法，制備氧化石墨，并使用丙酮為溶劑，通過超聲手段對其進行剝離，制備得到氧化石墨烯。紅外光譜顯示:氧化石墨烯中包含羥基、環氧基、羧基。X射線光電子能譜進一步確認碳氧比為3∶1。廣角X射線衍射圖譜顯示:絕大多數氧化石墨得到充分剝離，氧化石墨烯保持單片層結構。拉曼光譜反映了氧化石墨烯中sp2與sp3結構含量的比例，證明氧化程度適中。同時，利用掃描電鏡對氧

3、化石墨烯的微觀形貌進行觀察，氧化石墨烯片層面積達到微米級，片層表面為褶皺薄紗狀形貌符合氧化石墨烯特征。上述對石墨烯結構的表征支持Lerf所提出的氧化石墨烯結構模型。氧化石墨烯熱失重分析結果表明，其熱穩定性較差，分解溫度在200℃左右。
　　(2)利用超聲分散法將所制備的氧化石墨烯均勻的分散在含硅脂環族環氧樹脂單體中。以4-甲基六氫苯酐（HMPA）為固化劑，2-乙基-4-甲基咪唑(EMI)為固化促進劑，通過原位聚合法制備了含硅氧化石

4、墨烯/脂環族環氧樹脂納米復合材料。利用廣角XRD衍射、紅外光譜、透射電鏡、掃描電鏡對氧化石墨烯在基質中的分散性進行表征。結果表明氧化石墨烯在環氧樹脂基質中分散均勻，并且與環氧基質發生交聯反應，接枝到聚合物三維網絡體系當中。
　　(3)對制備的氧化石墨烯/含硅脂環族環氧樹脂復合體系進行熱失重分析、動態力學分析。并對其絕緣性能以及介電性能進行測試。結果表明:復合體系較純含硅脂環族環氧樹脂熱穩定性顯著提高:熱分解速率最大降低50％，殘炭