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%。     

氧化石墨烯接枝聚乙二醇对左旋聚乳酸结晶行为和热稳定性的影响

为改善聚乳酸的结晶性能和热稳定性,通过酯化反应将聚乙二醇(PEG)接枝到氧化石墨烯(GO)表面,制备出表面修饰PEG的GO(GO-g-PEG)作为聚乳酸的结晶促进剂。利用溶液共混法制备出不同GO-g-PEG含量的GO-g-PEG/左旋聚乳酸(PLLA)复合材料,通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和X射线衍射仪(XRD)表征分析证实PEG成功接枝到GO表面。通过差示扫描热量仪(DSC)、热台偏光显微镜(POM)和热重分析仪(TGA)研究GO-g-PEG对PLLA结晶行为和热稳定性的影响。结果表明：在GO-g-PEG的异相成核及增塑作用下,GO-g-PEG/PLLA复合材料结晶成核密度明显增大,结晶能力和结晶度提高;在PEG接枝量为11.8%(质量分数)时,GO-g-PEG/PLLA复合材料的热分解温度较纯PLLA提高20 ℃左右。     

氧化石墨烯-SiO2杂化材料对环氧树脂拉伸性能的影响

为了提高环氧树脂的力学性能,采用一步合成法制备得到氧化石墨烯(GO)-SiO₂(GO-SiO₂)杂化材料,利用扫描电子显微镜(SEM)对杂化材料的形貌进行表征,成功制得了具有三维结构的GO-SiO₂杂化材料;将GO、SiO₂颗粒和GO-SiO₂以相同的含量(质量分数均为0.1%)添加到环氧树脂中制备复合材料,利用万能强力仪测试复合材料的拉伸性能,比较3种填料对树脂基复合材料拉伸性能的影响;再分别将质量分数为0.1%、0.3%和0.5%的GO-SiO₂添加到环氧树脂中制备GO-SiO₂/环氧树脂复合材料,比较不同质量分数的GO-SiO₂对树脂基复合材料拉伸性能的影响;利用SEM对拉伸样条的断截面进行扫描测试,分析了不同种类和不同比例的填料对树脂基复合材料的增强增韧效果,并分析其增强增韧机制。结果表明: GO-SiO₂的增强增韧效果明显优于GO和SiO₂颗粒,当GO-SiO₂的添加质量分数为0.3%时,其增强增韧效果最佳。     

GO/TLCP/PF混杂复合材料的热性能和动态力学性能

采用熔融挤出法将热致性液晶聚合物(TLCP)与酚醛树脂(PF)熔融挤出,分别加入氧化石墨烯(GO)、KH550改性GO(KH550-GO)、KH560改性GO(KH560-GO),制备出GO/TLCP/PF混杂复合材料,研究GO的加入对GO/TLCP/PF混杂复合材料的热性能、力学性能、动态力学性能、蠕变和应力松弛的影响。结果表明:GO的加入可提高GO/TLCP/PF混杂复合材料的热性能、力学性能以及动态力学性能;仅加入1%KH560改性的GO,GO/TLCP/PF混杂复合材料的冲击强度比PF复合材料提高了25.6%,储能模量提高了28.1%,蠕变和应力松弛性能也得到改善。其原因是,GO与TLCP具有一定的协同增强效应。     

氧化石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的结构与性能研究

采用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO),通过乳液法制备GO/天然橡胶(GO/NR)纳米复合材料,考察GO添加量对复合材料力学、耐磨和耐热等性能的影响。结果表明:随着GO添加量的增加,GO/NR纳米复合材料的各项性能均得到提高;当GO添加量为0.9份时,复合材料的力学和耐磨性能最好,耐热性能也得到大幅度提升;GO在NR中的分散效果也较好。     

改性聚乙烯醇/聚乙二醇共混复合材料的制备与性能

通过溶液共混法制备了改性聚乙烯醇(VE-PVA)与不同类型聚乙二醇(PEG)的共混复合材料,分别研究了相对分子质量、含量、不同端基类别的聚乙二醇对VE-PVA/PEG复合材料性能的影响。通过差示扫描量热分析、动态力学分析、拉伸测试、动态流变测试等考察VE-PVA/PEG复合材料的热性能、力学性能及流变性能。结果表明,PEG和VEPVA是相分离体系,各自形成独立的晶相。PEG在一定程度上会阻碍VE-PVA结晶,降低其结晶温度和结晶度。PEG对VE-PVA有明显的增塑和润滑作用,能降低熔体黏度,改善体系加工性能。而且PEG中端羟基含量越大,增塑作用越强。当PEG质量分数小于10%时,能提高复合材料的断裂伸长率。     

导电复合相变储能材料的制备及温敏响应性能

为探究相变储能材料聚乙二醇(PEG)的加入对多壁碳纳米管/聚乳酸(PLA/MWCNTs)复合材料的热力学稳定性、导电性能、力学性能和温敏响应行为的影响,采用溶液-熔融共混的方法制备了PLA/MWCNTs/PEG复合材料。PEG的加入能够提高PLA/MWCNTs/PEG复合材料的结晶性能和韧性,添加30%的PEG时,复合材料的起始结晶温度从109.2℃提升至126.5℃,断裂伸长率从11.2%提升到160.6%。等温-电阻测试数据表明,PLA/MWCNTs/PEG复合材料具有较高的导电稳定性能,并随着等温温度的提高,PLA/MWCNTs/PEG复合材料实现了从PTC到NTC效应的转变。此外,在不同温度的循环电阻测试中发现,随着热处理温度(T_end)的提升,复合材料的最大电阻值呈现上升趋势,复合材料的灵敏性得到改善;复合材料在热处理温度T_end=140～150℃的循环温度区间内,PEG的储能效果在降温过程中变得尤为显著,能够释放能量维持复合材料电阻性能的稳定。为制备具有柔性的高灵敏性的温度传感器提供了借鉴。     

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。     

氧化石墨烯在水泥基复合材料中应用的研究进展（英文）

氧化石墨烯(GO)是一种极具潜力的纳米增强材料,对水泥基复合材料具有显著的增强和增韧作用。但现有研究中仍存在一些盲点和有争议的领域,需通过进一步的研究加以阐明。本文综述了GO增强水泥基复合材料的最新研究进展,介绍了GO对水泥基复合材料性能的影响及其作用机制,重点阐述了GO在水泥环境中的分散性,GO对水化性能、工作性和流变性能和宏观性能(机械性能和耐久性能)的影响以及可能的增强和增韧机制。基于现有研究中存在的问题,提出了未来的研究重点,为GO在实际工程中的应用奠定了坚实的基础。     

氧化石墨烯-碳纳米管复合膜层间增韧碳纤维/环氧树脂复合材料

碳纤维增强树脂基复合材料层合板结构的层间性能一直是材料的性能短板,本文利用氧化石墨烯(GO)和碳纳米管(CNT)设计制备了具有一定渗透性和树脂浸润性的复合膜,采用层间增韧方法,制备了GO-CNT复合膜改性碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料,通过张开型Ⅰ型层间断裂韧性(G_ⅠC)与滑移型Ⅱ型层间断裂韧性(G_ⅡC)对GO-CNT-CF/EP复合材料的层间韧性进行了研究,并结合复合材料的破坏微观形貌和损伤/破坏特征分析了GO-CNT复合膜对复合材料的层间增韧效果及增韧机制。结果表明：GO与CNT质量比为3∶7时制备的复合膜具有良好的成膜工艺性和树脂浸润性,EP与GO-CNT复合膜的接触角远低于其与纯GO膜的接触角,并且GO与CNT结构中的羟基、羧基、环氧基等含氧基团增加了它们与EP的物理亲和性和化学作用,有利于复合材料层间GO-CNT/EP微区结构的强韧化。GO-CNT复合膜对复合材料的张开型层间断裂韧性G_ⅠC没有增强效果,甚至复合材料的G_ⅠC值还发生了轻微下降。而GO-CNT复合膜对复合材料的滑移型层...     

氧化石墨烯/天然橡胶-丁腈橡胶复合材料的制备与性能

为研究氧化石墨烯（GO）对共混橡胶的补强改性作用,首先,通过改进的Hummers方法制备了GO,并通过乳液共混法制备了GO/天然橡胶（NR）-丁腈橡胶（NBR）复合材料;然后,采用SEM、FTIR、XRD、溶胀测试和力学性能测试表征了GO、NR-NBR硫化胶和GO/NR-NBR复合材料的微观形态、结构和力学性能。结果表明:所得GO含有大量的含氧官能团,氧化效果较好;橡胶基体中GO分散均匀,且GO/NR-NBR复合材料的拉伸断面粗糙程度显著增加;GO的填充可以提高复合材料的表观交联密度;GO/NR-NBR复合材料的力学性能随着GO含量的增加而改善,当GO含量为3.0wt%时,GO/NR-NBR复合材料的拉伸强度、100%定伸应力和邵氏A硬度分别提高了53.3%、67.3%和10.5%,断裂伸长率降低了9.6%。      

原位氨基化氧化石墨烯/聚酰亚胺复合材料的制备及性能

以1,4-双（4-氨基-2-三氟甲基苯氧基）苯（6FAPB）和3,3',4,4'-二苯醚四酸二酐（ODPA）为合成聚酰亚胺（PI）的单体,首先采用原位氨基化方法使氧化石墨烯（GO）与6FAPB反应转变为原位氨基化GO,再与ODPA和剩余的6FAPB发生聚合反应得到原位氨基化GO/聚酰胺酸（PAA）溶液。涂膜后,经热酰亚胺化制备出GO质量分数分别为0.05wt%、0.1wt%、0.3wt%、0.5wt%和1.0wt%的原位氨基化GO/PI复合材料膜。利用FTIR、XPS、XRD、UV-vis、TGA、TMA、SEM、拉伸性能测试及接触角测试对原位氨基化GO/PI复合材料的结构和性能进行表征。结果表明,原位氨基化使GO以化学键与PI大分子链连接,有利于GO在复合材料基体中的稳定和均匀分散。XRD结果表明,所得到的原位氨基化GO/PI复合材料膜均为无定型结构。随GO质量分数增加,原位氨基化GO/PI复合材料薄膜的光学透明性急剧降低,但力学性能和热稳定性有一定提高。当GO的质量分数为1.0wt%时,原位氨基化GO/PI复合材料的拉伸强度由64 MPa增加到83 MPa,杨氏模量由1.67 GPa提高到2.10 GPa,10%热失重温度由593℃增加到597℃,玻璃化转变温度变化不大。由于热酰亚胺化后GO表面的大部分含氧官能团消失,原位氨基化GO/PI复合材料膜的吸水率由0.86%降低至0.58%,水接触角由72.5°增加到77.8°。     

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。     

氧化石墨烯/聚乙烯醇复合材料的纳米压痕实验及力学性能

为了研究氧化石墨烯(GO)对聚合物基复合材料力学性能的影响,通过溶液混合法制备了GO/聚乙烯醇(PVA)复合材料。然后,采用XRD、TEM、FTIR、DSC和纳米压痕实验等研究了GO/PVA复合材料的结构、界面结合性能、力学性能、蠕变行为和吸水膨胀率。结果表明:GO可以均匀分散在PVA基体中,二者之间主要通过氢键作用结合,具有较高的界面结合力;与纯PVA相比,1wt% GO/PVA复合材料的硬度和有效弹性模量分别提高了28.9%和23.3%,压入蠕变深度下降了19.8%;GO/PVA复合材料具有较低的无限剪切模量与瞬时剪切模量比,表明GO提高了PVA的蠕变抗力;GO的添加同时增加了GO/PVA复合材料的阻水性并降低了膨胀系数。吸湿纳米压痕实验结果表明:纯PVA的力学性能会随吸湿时间延长而下降,而GO/PVA复合材料吸湿72h后的力学性能基本保持不变。所得结论为石墨烯增强聚合物基复合材料的研究提供了理论指导。      

透明LED石墨烯/苯基硅橡胶复合封装材料

采用化学接枝技术,利用硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、水合肼改性氧化石墨烯（GO）制备功能型石墨烯（FG）。将FG与苯基硅橡胶混合,采用氢化硅烷化法,在铂催化剂作用下制备了一种发光二极管（LED）封装用FG/苯基硅橡胶复合材料,考察了改性后FG结构、表面官能团变化以及其用量对FG/苯基硅橡胶复合材料力学性能及光学性能的影响,并分析了FG/苯基硅橡胶复合材料的微观相态及其热稳定性。结果表明:经KH-550改性后的FG表面附有特殊官能团,能提高其在苯基硅橡胶中的分散性。当苯基硅橡胶中引入0.010 0wt% FG时,FG/苯基硅橡胶复合封装材料的透光率仍可达到85%以上,耐紫外老化性能和力学性有明显提高。FG/苯基硅橡胶复合材料的热分解温度为690 ℃、GO/苯基硅橡胶复合材料的热分解温度为623 ℃,而纯苯基硅橡胶的热分解温度为491 ℃,且FG/苯基硅橡胶复合材料的放热量始终比纯苯基硅橡胶略低。苯基硅橡胶中引入0.010 0wt% 改性的FG,材料热分解温度提高了200 ℃,放热量有所减少,能更好满足功能型LED复合封装材料热稳定性能要求。      

Reinforcing graphene oxide/cement composite with NH<Subscript>2</Subscript> functionalizing group

In this study, pure and NH₂-functionalized graphene oxide (GO) nanosheets have been added to the cement mortar with different weight percents (0.05, 0.10, 0.15, 0.20 and 0.25 wt%). In addition, the effects of functionalizing GO on the microstructure and mechanical properties (flexural/compressive strengths) of cement composite have been investigated for the first time. Scanning electron microscopy (SEM) images showed that GO filled the pores and well dispersed in concrete matrix, whereas exceeding GO additive from 0.10 wt% caused the formation of agglomerates and microcracks. In addition, mercury intrusion porosimetry confirmed the significant effects of GO and functionalizing groups on filling the pores. NH₂-functionalizing helped to improve the cohesion between GO nanosheets and cement composite. Compressive strengths increased from 39 MPa for the sample without GO to 54.23 MPa for the cement composites containing 0.10 wt% of NH₂-functionalized GO. Moreover, the flexural strength increased to 23.4 and 38.4% by compositing the cement paste with 0.10 wt% of pure and NH₂-functionalized GO, compared to the sample without GO, respectively. It was shown that functionalizing considerably enhanced the mechanical properties of GO/cement composite due to the interfacial strength between calcium silicate hydrates (C-S-H) gel and functionalized GO nanosheets as observed in SEM images. The morphological results were in good agreement with the trend obtained in mechanical properties of GO/cement composites.     

氧化石墨烯纳米片/环氧树脂复合材料的制备与性能

氧化石墨烯(GO)是石墨烯重要的衍生物之一,通过氧化和超声波分散制备了GO纳米片/环氧树脂复合材料。采用XRD、拉曼光谱、FTIR和TEM表征了GO纳米片的结构与形貌,研究了GO纳米片用量对GO纳米片/环氧树脂复合材料热稳定性、力学性能及介电性能的影响。结果表明:GO纳米片的加入提高了GO纳米片/环氧树脂复合材料失热稳定性;随着GO纳米片填充量的增加,GO纳米片/环氧树脂复合材料的冲击强度和抗弯性能先提高后降低,其介电常数和介电损耗则先减小后增加。GO纳米片填充量为0.3wt%的GO纳米片/环氧树脂复合材料的失重5%时的热分解温度由纯环氧树脂的400.2℃提高到424.5℃,而冲击强度和弯曲强度分别在GO纳米片填充量为0.2wt%和0.3wt%时达到最大,冲击强度由纯环氧树脂的10.5kJ/m2提高到19.7kJ/m2,弯曲强度由80.5 MPa提高到104.0 MPa。     

纳米ZnO-氧化石墨烯及ZnO-氧化石墨烯/水性聚氨酯复合涂层的抗菌性能

循环冷却水系统滋生细菌会导致生物黏泥产生及设备腐蚀,为解决这一问题,由硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）改性纳米ZnO,改性纳米ZnO与氧化石墨烯（GO）在二甲基乙酰胺中复合,获得纳米ZnO-GO复合抗菌材料,并利用纳米ZnO-GO改性水性聚氨酯（PU）,得到纳米ZnO-GO/PU复合涂层。对纳米ZnO-GO复合抗菌材料进行表征分析及抗菌性能测试,对纳米ZnO-GO/PU复合涂层进行抗菌性能测试及物理性能分析。结果表明,纳米ZnO成功负载在GO表面,纳米ZnO-GO纯度较高,当GO质量分数为35wt%、纳米ZnO-GO使用量为160 mgL^-1时,其抗菌率可达97.16%;当纳米ZnO-GO质量分数为2.33wt%时,纳米ZnO-GO/PU复合涂层抗菌率可达90.29%,同时拥有4 H的铅笔硬度及93.26%的缓蚀性能。     

Synthesis of polyethylene glycol modified carbon dots as a kind of excellent water-based lubricant additives

The polyethylene glycol (PEG) modified carbon dots (CDs-PEG) were facile synthesized by one-pot pyrolysis of the mixture of gluconic acid and PEG. When the average molecular weight of PEG was 200, 600, 1000 and 4000?g/mol, the CDs-PEG were denoted as CDs-PEG200-4000, respectively. As the water-based lubricant additives, the tribological properties of CDs-PEG200 under four-ball mode and steel/steel contact were far superior to PEG200, CDs derived from gluconic acid only, and CDs-PEG600-4000, reflecting the carbon cores and surface groups of CDs-PEG200 should play a synergetic lubrication effect. Specifically, at load of 40?N, adding 0.20?wt% of CDs-PEG200 into base liquid resulted in the largest friction coefficient and wear volume reductions up to 83.5% and 90.9%. Meanwhile, the load carrying capacity of base liquid increased from 50?N to at least 200?N. Amazingly, the lubrication ability of base liquid containing 0.20?wt% of CDs-PEG200 sometimes was even comparable to some lubricant oils. The results of worn surface analyses revealed that the distinguished friction-reducing and antiwear performance of CDs-PEG200 as additives could be attributed to the formed composite lubrication film composed of CDs-PEG200 and Fe₃O₄ on the rubbing surfaces.     

Synthesis and characterization of polyamide-6/graphite oxide nanocomposites

Polyamide-6/graphite oxide (PA6/GO) nanocomposites were synthesized using delamination/absorption method. The morphologies of the composites were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and transmission electron microscopy (TEM). Both XRD and TEM showed that the GO sheets were completely exfoliated and distributed uniformly in PA6 matrix. Differential scanning calorimetry results revealed that the crystallization temperatures of the composites increased compared to that of pristine PA6, which was due to the heterogeneous nucleating effect of GO. However, the half-time of crystallization of the composites were evidently longer than that of pristine PA6, indicating an apparent decrease in the crystallization rate when GO was loaded into the polymer matrix. This was due to the constraining effect of layered GO on PA6 chains. The temperature of maximum decomposition rate was increased by 53 °C only by adding 5 wt% GO, and the maximum decomposition rate of the nanocomposites reduced greatly. The storage modulus (G′) and loss modulus (G″) curves shifted to higher modulus upon addition of 1–5 wt% of GO. With increasing GO loading, the shear viscosity of the nanocomposites gradually increased compared with pure PA6.