本文關(guān)鍵詞：石墨烯對二氧化硅材料的表面修飾及樹脂基復合材料性能研究　出處：《濟南大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：石墨烯是一種由單層碳原子以六元環(huán)方式緊密堆積形成的二維蜂窩狀碳質(zhì)材料,擁有常規(guī)碳材料不具備的理想的晶格結(jié)構(gòu)以及優(yōu)越的電學、光學、熱學和機械等特性,在眾多領(lǐng)域擁有巨大的潛在應用價值,石墨烯及其復合材料已成為各領(lǐng)域研究的熱點。二氧化硅材料如空心玻璃微珠(HGM)和玻璃纖維(GF)等,由于它們的物理和化學性質(zhì)比較穩(wěn)定,機械強度高,易于表面改性等優(yōu)點,而被廣泛應用于復合材料、化學合成、生物科學等領(lǐng)域。針對改進的Hummers氧化法制得的GO,在堿性條件下采用硼氫化鈉將GO還原制得到RGO,與肼還原方法相比,這種方法更簡單、綠色環(huán)保。采用SEM、TEM、AFM、FTIR、XRD、XPS對產(chǎn)物的微觀形貌、化學結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)進行了表征分析。GO片層具有明顯的褶皺,并含有大量的活性含氧官能團。RGO中大部分含氧基團被去除,碳氧比顯著增高,由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷浴＠渺o電自組裝及化學還原的方法制備了GO物理吸附HGM(GO@HGM)和RGO物理吸附HGM(RGO@HGM),通過TEM、AFM、XRD、FTIR等多種研究,表明GO被成功吸附在HGM表面以及HGM表面GO的還原。用HGM、GO@HGM和RGO@HGM分別制備環(huán)氧樹脂基復合材料。當GO濃度為0.8mg/ml時,HGM上GO包覆量最高,改性后復合材料的抗壓性能達到最高,比改性前分別提高了12%和12.9%。同時,GO和RGO對HGM的改性提高了復合材料的耐熱性能。通過GO與經(jīng)偶聯(lián)劑KH550改性GF發(fā)生化學反應,制備GO共價接枝改性的GF(GO-GF)。紅外光譜測試表明,GO表面羧基與GF表面胺基發(fā)生了酰胺反應。對GF、GO-GF及GO物理吸附玻璃纖維(GO@GF)、制備的樹脂基復合材料進行層間剪切強度(ILSS)進行測試,結(jié)果顯示,化學接枝法比物理吸附方法對材料界面性能的改善作用更強。當GO的濃度為1.6mg/ml時,GO@GF和GO-GF制備的復合材料的ILSS最高,比未改性GF制備的復合材料分別提高了16.1%和41%。觀察復合材料SEM斷面發(fā)現(xiàn),GO-GF/環(huán)氧樹脂基復合材料,拔出的GF量少且長度較短,GF表面粘附了大量的樹脂基體,GO-GF與基體樹脂界面粘結(jié)性能最優(yōu)。
[Abstract]:Graphene is a kind of two-dimensional honeycomb carbonaceous material, which is composed of single-layer carbon atoms packed in six-element ring. It has ideal lattice structure and superior electricity and optics that conventional carbon materials do not have. Thermal and mechanical properties have great potential application value in many fields. Graphene and its composites have become the focus of research in various fields. Silica materials such as hollow glass beads (HGM) and glass fiber glass (GFG) are stable because of their physical and chemical properties. Because of its high mechanical strength and easy surface modification, it has been widely used in the fields of composite materials, chemical synthesis, bioscience and so on. In alkaline condition, go was reduced by sodium borohydride to get RGO.Compared with hydrazine reduction method, the method was simpler and green. The microstructure, chemical structure and crystal structure of the product were characterized by XPS. The lamellae had obvious folds, and most of the oxygen-containing groups were removed from the active oxygen-containing functional group. The ratio of carbon to oxygen increased significantly. From hydrophilicity to hydrophobicity, go physical adsorption (HGM) and RGO physical adsorption (HGM) were prepared by electrostatic self-assembly and chemical reduction. By means of FTIR and other studies, it is shown that go was successfully adsorbed on the surface of HGM and on the surface of HGM. The reduction of go on the surface of HGM was carried out by HGM. Epoxy resin matrix composites were prepared by GO@HGM and RGO@HGM respectively. When go concentration was 0.8mg / ml, the coating amount of go on HGM was the highest. The compressive resistance of the modified composite is the highest, which is 12% and 12.9 higher than that before modification, respectively. At the same time. The modification of HGM by go and RGO improved the heat resistance of the composite. The chemical reaction between go and GF modified by coupling agent KH550 took place. Go covalent graft modified GFO-GFO was prepared. The IR spectra showed that the carboxyl group on the surface of go reacted with the amino group on the surface of GF. The interlaminar shear strength of the resin matrix composite prepared by GO-GF and go physically adsorbed glass fiber glass fiber was tested and the results showed that the results were as follows. When the concentration of go is 1.6 mg / ml, the ILSS of the composite prepared by GGF and GO-GF is the highest. Compared with the composites prepared with unmodified GF, they were increased by 16.1% and 41 respectively. Observing the SEM section of the composites, we found that the GO-GF / epoxy matrix composites. A large number of resin matrix (GO-GF) was adhered to the surface of GO-GF and the interfacial bond between GO-GF and matrix resin was optimal.
【學位授予單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB332

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