氧化石墨烯的尺寸对碳纤维/环氧树脂湿热界面性能的影响

通过Hummers法获得两种尺寸的氧化石墨烯(GO),利用模压成型制备GO改性碳纤维增强环氧树脂复合材料(GO/CF/EP),并对复合材料进行湿热处理，利用层间剪切性能、动态热机械性能和微观形貌分析室温干态和湿热处理后复合材料的改性效果。结果表明：GO对复合材料的层间剪切强度和玻璃化转变温度均具有良好的改善作用；室温干态时两种尺寸GO对复合材料层间剪切强度的改善效果基本相同；随GO含量增加，小尺寸GO使复合材料的湿热层间剪切强度下降更快，GO含量为0.1%(质量分数，下同)时对复合材料的层间剪切性能改善作用较好，而GO含量为0.2%时对复合材料的玻璃化转变温度改善更好。随GO含量增加，GO-EP复合树脂基体的放热峰向低温移动，小尺寸GO使复合树脂的凝胶时间变短。微观形貌分析表明，GO的存在有利于增加复合材料破坏时的裂纹扩散路径，从而更有助于材料耗散裂纹尖端能量。     

氧化石墨烯改性碳纤维/环氧树脂复合材料的湿热性能及微观形貌

采用湿法预浸技术和模压工艺制备了氧化石墨烯(GO)改性碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料,研究了 GO在室温干态及湿热处理后对CF/EP复合材料动态热力学性能和层间剪切性能的影响,并通过微观形貌分析了复合材料的改性机制.结果表明,当GO添加量分别为0.5％和0.8％时,GO-CF/EP复合材料的玻璃化转变温度(Tg...     

SiO2-竹纤维协同改性对环氧树脂基复合材料摩擦磨损性能的影响

为了提高环氧树脂（EP）基复合材料的摩擦磨损性能,制备低成本耐磨材料,选用纳米SiO₂粒子和竹纤维（BF）等作为填料,制备了纳米SiO₂-BF/EP复合材料。通过摩擦磨损测试仪、动态热机械分析仪和SEM研究了纳米粒子和纤维对复合材料的耐磨性能、热学性能及微观结构的影响。研究结果表明:单独加入BF后,BF/EP复合材料的体积磨损较同条件下的纯EP大幅度降低,最多可降低71%;同时加入SiO₂纳米粒子和BF后,对纳米SiO₂-BF/EP复合材料的玻璃化转变温度和体积磨损影响显著,玻璃化转变温度比纯EP提高了11℃,达到了124℃,体积磨损较同条件下的纯EP下降了约75.3%。      

改性氧化石墨烯对环氧树脂基复合材料热膨胀系数影响的研究

环氧树脂(EP)热膨胀系数(CTE)为65×10~(-6)℃~(-1),碳纤维(CF)CTE为-12×10~(-6)℃~(-1),因此降低EP的CTE是提高碳纤维增强环氧树脂(CF/EP)复合材料低温使用性能的关键。采用氧化石墨烯(GO)和四氧化三铁改性氧化石墨烯(Fe_3O_4-GO)修饰EP,研究了GO及Fe_3O_4-GO对EP基体CTE的影响。结果表明:由于Fe_3O_4-GO表面的官能团可与EP基体形成共价键,从而加强了与EP基体的界面作用;相对于纯EP,GO和Fe_3O_4-GO改性EP的玻璃化转变温度(Tg)分别升高了3.71℃和5.74℃;相对于纯EP,GO和Fe_3O_4-GO改性EP在Tg下的CTE值分别降低了23.77%和33.61%,但在Tg上的CTE值均高于纯EP。     

邻甲酚醛树脂/邻甲酚醛环氧/氧化石墨烯复合材料

为改进酚醛固化环氧树脂复合材料的性能,合成了邻甲苯酚醛树脂(o-CFR)、邻甲酚醛环氧树脂(o-CFER)和氧化石墨烯(GO),制备了o-CFR/o-CFER/GO玻璃钢复合材料,研究了不同含量的氧化石墨烯对复合材料物理力学性能的影响。结果表明,GO加入可以改善材料的力学性能、耐热性能和电绝缘性能。当酚醛与环氧质量比为4∶6,材料中加入1.2%的GO时,起始分解温度(Tid)提高了91℃,复合材料的拉伸强度和冲击强度分别提高了102%和86%;加入2.0%时材料玻璃化转变温度(Tg)可提高19℃。     

纳米SiO_2/石墨烯-阻燃环氧树脂复合材料的制备及性能研究

以环氧树脂(EP)作为基体材料,采用溶胶-凝胶法和表面改性工艺制备了基于氧化石墨烯和纳米SiO_2组成的新型石墨烯基杂化材料(r-SGO),并进一步制备了纳米SiO_2/石墨烯-阻燃环氧树脂复合材料(r-SGOn/EP)。利用FT-IR光谱、Raman光谱和SEM等手段,分析了复合材料的化学结构、微观形貌和界面结合性能,研究了不同含量的r-SGO对复合材料的机械性能、热稳定性和阻燃性能的影响。结果表明,大量的SiO_2通过共价键成功地吸附在GO表面;r-SGO能够均匀地分散在环氧树脂基体中,环氧树脂与纳米材料界面间有很强的相互作用,引入的r-SGO增加了环氧树脂网络的交联密度,提高了复合材料的热稳定性;随着r-SGO含量的增加,r-SGOn/EP复合材料的综合性能提高。r-SGO1.5/EP复合材料的玻璃化转变温度为199℃,抗拉强度为71 MPa,导热系数为0.29 W/(m·K),初始降解温度为345℃,最大降解温度为453℃。r-SGO1.5/EP的最大质量损失率低于r-SGO0.5/EP,热稳定提高。r-SGO1.5/EP复合材料的最大极限氧指数(LOI)值为30.5%,r-SGOn/EP复合材料通过燃烧过程可以转变为具有较高热氧化稳定性和高径厚比的SiO_2纳米片,其片层具有良好的吸附性和阻隔功能,能够有效地发挥层状结构的阻燃作用。     

石墨烯/环氧树脂复合材料的制备及力学性能

分别通过超声共混法和原位还原法制备了石墨烯/环氧树脂复合材料。利用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的结构进行了表征,并对其力学性能进行了测试。结果表明,原位还原法制备的石墨烯/环氧树脂复合材料中,氧化石墨烯已经被成功地还原为石墨烯,并且石墨烯具有良好的分散性。力学性能测试结果表明,两种方法制备的复合材料的力学强度较纯环氧树脂明显提高。当石墨烯的量为m(GO)/m(EP)=0.3/100时,超声混合法制备的石墨烯/环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别最大提高约29.2%和1.4%;而原位还原法制备的石墨烯/环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别最大提高约40.5%和9.4%。     

拟薄水铝石改性环氧树脂复合材料的制备与性能

采用水热合成法制备拟薄水铝石(AlOOH)纳米棒,以3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)为表面改性剂,制得mAlOOH,以环氧树脂(Epoxy,EP)为基体,制备AlOOH/EP和mAlOOH/EP复合材料。研究AlOOH和mAlOOH的填充量对AlOOH/EP及mAlOOH/EP复合材料性能的影响。结果表明,mAlOOH明显提高了mAlOOH/EP复合材料的力学性能。mAlOOH的填充量为4wt%时,mAlOOH/EP复合材料的冲击强度和弯曲强度分别比聚合物基体分别提高了259%和44%;填充量不超过5wt%时,mAlOOH/EP的介电常数与介电损耗均略低于纯环氧树脂。当添加量为3wt%时,mAlOOH/EP具有最低的介电常数和介电损耗及最高的玻璃化转变温度(123℃)。      

形状记忆纤维增强复合材料的制备与性能研究

以具有形状记忆特性的改性环氧树脂为基体,通过对其进行纤维增强,制备了一种具有形状记忆特性的炭纤维复合材料.动态机械力学分析(DMA)结果表明,材料具有两个玻璃化转变温度,分别是132℃和223℃.材料的热变形温度确定为两个玻璃化转变温度之间,150℃.在此温度下,可实现材料的变形与回复.材料的形状记忆固定率和形状回复率...     

改性多壁碳纳米管/聚氨酯形状记忆复合材料的制备及性能

利用表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)的方法在多壁碳纳米管(MWNT)表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),接枝改性后的多壁碳纳米管通过原位聚合法与形状记忆聚氨酯(SMPU)合成SMPU/MWNT-PMMA复合材料。采用FTIR、SEM、TGA、DMA等方法表征材料的结构与性能,并测试其形状记忆性能。结果表明,随着MWNT-PMMA含量的增大,复合材料的力学性能显著改善,最大拉伸强度达到81.30MPa,玻璃化转变温度(Tg)增大,热稳定性增强,且复合材料具有电热双敏性,循环四次后形状固定率和形状恢复率均在95%以上,具有较好的形状记忆性能。     

联苯型液晶聚氨酯增韧改性环氧树脂的制备与性能

合成了联苯型液晶聚氨酯(LCPU),并以其为增韧剂对环氧树脂(EP)进行增韧改性,研究了LCPU含量对LCPU/EP复合材料力学性能的影响。利用X射线衍射、动态粘弹谱仪、扫描电镜等手段对LCPU/EP复合材料的动态热力学性能及断裂面的微观形貌进行了研究。结果表明,LCPU的加入可使LCPU/EP复合材料的冲击强度提高2倍～3倍,弯曲强度增加了40%～60%,材料的玻璃化转变温度(Tg)及储能模量(E′g)也有很大程度的提高。     

氧化石墨烯改性不同表面性质的碳纤维/环氧树脂复合材料的微观形貌与动态热力学性能

通过模压成型，采用氧化石墨烯(GO)对四种碳纤维(CCF300、T700、CCF800、CCM40J)织物/环氧树脂(CF/EP)复合材料进行改性，通过复合材料的微观形貌、动态热力学性能等研究了GO对四种不同表面性质的CF/EP复合材料的改性效果。研究表明，添加GO后，GO/EP对四种CF的浸润性均比EP明显提高，纤维与GO/EP间的界面黏接比与EP基体间的黏接明显改善；CF/EP复合材料的破坏主要发生在CF与EP的界面，而GO的存在使GO-CF/EP复合材料的破坏由CF与EP基体的界面向GO/EP区域过渡。CF表面的氧碳比和沟槽均显著影响复合材料的玻璃化转变温度(T_g)，具有最高表面氧碳比的GO-CCF300/EP复合材料表现出最高的T_g，但沟槽更丰富的CCM40J和CCF300碳纤维对CF/EP复合材料的T_g表现出更好的GO改性效果。      

四脚氧化锌晶须/氢化环氧树脂形状记忆复合材料的制备与性能EI北大核心CSCD

采用不同比例的四脚氧化锌晶须(T-ZnOw)与氢化环氧树脂(H-EP)共混,在聚丙二醇二缩水甘油醚(PPGDGE)和异佛尔酮二胺用量不变的前提下,经完全固化制备出一种新型的复合材料。通过动态力学性能测试、力学测试、红外光谱、扫描电子显微镜和U型形状记忆测试系统地研究了该体系的力学性能和形状记忆性能。实验结果表明,该体系复合材料的玻璃化转变温度最高可达到61.5℃,其力学性能比纯环氧树脂提高了15.87%。该试样具有良好的形状记忆性能,变形的试样几乎可以完全回复。     

磁热双重响应纳米Fe_3O_4/环氧树脂复合材料的形状记忆性能

以形状记忆环氧树脂EP5-60%为基体,掺杂改性磁性Fe_3O_4纳米粒子,制备了一系列磁和热双重响应纳米Fe_3O_4/环氧树脂形状记忆复合材料。红外测试表明,KH550成功改性了磁性Fe_3O_4纳米粒子,DSC测试确定热响应回复温度为80℃。当改性磁性Fe_3O_4纳米粒子质量分数为7%时,Fe_3O_4-7%/EP5-60%复合材料力学性能最佳,拉伸强度为29 MPa、断裂伸长率为37.3%。弯曲回复测试Fe_3O_4-7%/EP5-60%热响应形状记忆性能,其热响应形状记忆固定率(R_f)为99%,回复率(R_r)为97.9%。录像法记录Fe_3O_4-7%/EP5-60%磁响应形状回复过程时,25 min内能回复形变,磁响应回复率为93.3%。以上结果表明,利用Fe_3O_4纳米粒子的磁性,通过改性并控制好掺杂含量,可以制备性能较好的磁和热双重响应的纳米Fe_3O_4/环氧树脂形状记忆复合材料。     

非共价改性石墨烯的制备及环氧树脂复合材料导热性能

采用非共价键表面修饰制备了聚乙烯吡咯烷酮（PVP）改性的石墨烯（GR@PVP）,通过共混方式将其作为填料与环氧树脂（EP）复合得到了不同填充量的EP/GR复合材料。红外光谱和热重分析结果表明,聚乙烯吡咯烷酮成功接枝到石墨烯表面。动态力学热分析和热性能测试结果表明,EP/GR@PVP复合材料的储能模量、玻璃化转变温度和损耗因子峰高度均比EP/GR复合材料有所降低,表明聚乙烯吡咯烷酮增强了环氧树脂复合材料的柔韧性。采用扫描电子显微镜观察复合材料断面形貌,GR@PVP在环氧树脂中分散均匀,且与基体相容性好。当填料质量分数为2.0%时,EP/GR@PVP复合材料的热导率比纯EP和EP/GR复合材料分别提高了205.3%和52.6%,25℃EP复合材料的表观黏度为13.29 Pa·s,符合电子封装材料对复合材料加工黏度的需求(<20 Pa·s)。其研究为进一步制备高导热、低黏度的电子封装材料提供了一种简便的方法。     

氧化石墨烯/酚醛树脂原位复合材料的热性能和动态力学性能

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),通过超声分散与苯酚、甲醛进行原位聚合,将所得原位聚合树脂与其它填料一起通过辊炼、模压成型制备GO/酚醛树脂(PF)原位复合材料。研究GO含量对GO/PF原位复合材料的热性能、力学性能、动态力学性能、蠕变和应力松弛的影响,使用扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料的冲击断面形貌。研究结果表明,当GO加入量为1%时,GO/PF原位复合树脂的初始热分解温度比纯酚醛树脂(PF)提高了55.8℃;当GO加入量为0.25%时,GO/PF原位复合材料的冲击强度提高18.6%;当GO加入量为0.5%时,GO/PF原位复合材料的储能模量比纯PF复合材料提高78.3%,Tg提高了8.9℃。SEM观察发现,GO/PF原位复合材料的冲击断面凹凸不平,表明GO的加入能有效提高PF复合材料的力学性能。     

尼龙12微球增韧改性环氧树脂的研究

采用双酚A型环氧树脂(EP)和尼龙12微球(Nylon12)制备了EP/Nylon12复合材料。通过动态热机械分析仪(DMA)测试纯EP和EP/Nylon12复合材料储能模量和玻璃化转变温度(Tg)。在万能材料实验机上对试样进行拉伸测试和三点弯曲测试。采用扫描电镜(SEM)观察单缺口三点弯曲(SEN-3PB)测试样条断面微观形貌。结果表明,与纯EP相比,EP/Nylon12复合材料的拉伸强度随Nylon12微球用量增大而逐渐减小,杨氏模量变化不大,但断裂韧性和临界应变释放能均有明显提高,Nylon12微球用量为10%(wt,质量分数)制得的EP/Nylon12复合材料的玻璃化转变温度(Tg)为193.0℃,具有较好的热学性能,且力学性能得到提高,拉伸强度达到57.2MPa,杨氏模量达到2.50GPa,断裂韧性达到1.25MPa/m~2,临界应变释放能达到548.4J/m2;Nylon12微球在EP中的增韧机理主要为微球与基体脱粘和裂纹偏转。     

氧化石墨烯/呋喃树脂复合材料的制备及其性能

用改良的Hummers法制备出氧化石墨烯(GO),再通过溶液共混,逐步升温固化制备得到GO/呋喃树脂复合材料。利用FTIR、XRD和SEM对GO/呋喃树脂复合材料的微观结构和形貌进行表征,同时对其黏度、玻璃化转变温度、热分解温度、残炭率及硬度进行了检测。结果表明,GO较均匀地分散于呋喃树脂基体中,且两者界面相容性较好。GO/呋喃树脂复合材料的热性能和力学性能相对于纯树脂都有一定的提高。与纯呋喃树脂相比,当GO的添加量为0.3wt%时,GO/呋喃树脂复合材料的玻璃化转变温度提高了36℃,热失重5%时的温度提高了16℃;当GO的添加量为0.1wt%时,GO/呋喃树脂复合材料的残炭率从50.7%提高到53.9%,邵氏硬度从90提高到97。     

羧基化碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备及其性能研究

首先用混酸法对碳纳米管(CNTs)进行酸化，制得羧基化碳纳米管(C-CNTs)。以C-CNTs作为填料，采用溶剂混合法制备了羧基化碳纳米管/环氧树脂(C-CNTs/EP)复合材料，通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、电子万能试验机、宽频介电阻抗谱仪等对产物进行了表征和分析测试。结果表明：CNTs经羧基化后，长径比相对变小，搭接和缠绕程度相对降低，当C-CNTs质量分数为2%时，C-CNTs/EP复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别比EP提高46.1%、27.1%和33.5%;玻璃化转变温度比EP提高8.6℃;当C-CNTs质量分数超过1%,C-CNTs/EP复合材料的介电常数随C-CNTs质量分数的增加而快速增大。     

玄武岩毡增强环氧润滑复合材料的制备及摩擦学性能研究

采用一步水热法将不同质量比的氧化石墨烯(GO)和固体石蜡(PW)吸附在玄武岩毡(BF)上制备三维(3D)润滑增强体，浇铸环氧树脂(EP)合成一系列EP/BF/GO/PW复合材料。研究了不同质量比GO/PW对EP基复合材料摩擦学性能的影响，采用扫描电子显微镜、X射线衍射光谱仪对复合材料的形貌和结晶性进行表征分析。结果表明：当GO与PW的质量比为1∶3时，复合材料的摩擦学性能最优。与纯EP相比，EP/BF/GO/PW(1∶3)复合材料的摩擦系数和体积磨损率分别降低了77.50%和14.36%,同时硬度提高了12.16%。