氧化石墨烯/双马来酰亚胺树脂纳米复合材料的制备及性能

通过溶剂超声剥离法制备氧化石墨烯/双马来酰亚胺(BMI)树脂纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和热重分析(TGA)对纳米复合材料进行表征,并对其力学性能进行研究。结果表明,在N,N-二甲基甲酰胺中超声能有效地将异氰酸苯酯改性的氧化石墨剥离成氧化石墨烯薄片;这种纳米复合材料比BMI树脂具有更好的力学性能和耐热性能,当氧化石墨烯含量为基体树脂的1%时,其拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为87.7 MPa、142.1MPa、15.9 kJ/m2,当氧化石墨烯含量为1.25%时,其1000℃时的残炭率达41.3%。     

石墨烯/ABS树脂复合体系的阻燃性能

采用HAAKE流变仪混炼法制备了石墨烯/ABS复合体系,以期提高ABS树脂的阻燃性能,作为对比样,同样方法制备了可膨胀石墨(EG)/ABS复合体系。用扫描电镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对石墨烯进行了表征,采用氧指数和热重分析(TGA)研究了石墨烯的加入量对ABS树脂阻燃性能的影响。研究结果表明,添加石墨烯后,复合体系的氧指数由纯ABS树脂的21%上升到24.8%,且比相同含量的EG提高得更多;石墨烯质量分数为3%时,复合材料的拉伸强度、弹性模量由纯ABS的37.81MPa、1123MPa提高到40.84MPa、1368MPa。     

石墨烯增强室温硫化硅橡胶复合材料的制备及力学性能

采用机械共混法制备了石墨烯(GNS)/室温硫化硅橡胶(RTV)复合材料。用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)和X射线衍射(XRD)对GNS的微观结构以及GNS在RTV硅橡胶基体中的分布情况进行了表征和分析,同时研究了GNS/RTV硅橡胶复合材料的力学性能。结果表明,石墨烯在基体硅橡胶中的分布较均匀,极少出现团聚现象;随着填料石墨烯含量的增加,复合材料的拉伸模量逐渐增大,拉伸强度和断裂伸长率均出现极大值后渐渐减少;当石墨烯的质量分数为0.925%时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均达最大值,分别为0.8387MPa和195.78%,比纯RTV硅橡胶提高了159.86%和55.32%;此时拉伸模量比纯RTV硅橡胶提高了157.44%。     

氧化石墨烯/羧甲基纤维素钠/海藻酸钠复合材料的制备与性能研究

采用改进的Hummer法和超声波剥离法制备了纳米氧化石墨烯悬液,再将其与羧甲基纤维素钠、海藻酸钠复合制备了氧化石墨烯/羧甲基纤维素钠/海藻酸钠(GO/CMC/SA)复合材料,并通过吸水性实验和拉伸实验方法对其结构和性能进行了研究。结果表明,添加GO和CMC可显著提高GO/CMC/SA复合材料的力学性能和吸水性,当GO含量为7%,CMC含量为15%时,复合材料的干态拉伸强度最大达到124.5MPa,复合材料湿态拉伸强度最大达到31.0MPa;吸水率达到196%,在生物医学领域具有较大的应用潜力。     

海洋深水柔性立管密封胶的研制及性能

采用弹性环氧树脂和憎水型固化剂制备了一种能在水下1500m固化的高弹性高粘接性的密封材料。采用万能材料试验机、扫描电镜及差示扫描量热仪研究了密封胶的性能。测试结果表明,随着固化剂含量的增加,密封胶的断裂伸长率由98.30%增加到163.20%,拉伸强度由5.80 MPa减小到1.35 MPa,拉伸剪切强度由7.31 MPa减小到2.53 MPa;随着固化压力的增加,密封胶的粘接能力先增加然后趋于平缓;DSC结果表明,随着固化剂含量的增加,密封胶的玻璃化转变温度Tg从112.24℃降低到-5.51℃;模拟实验结果表明,该密封胶有良好的粘接柔性立管的性能。     

氰酸酯树脂/氧化石墨烯纳米复合材料的制备及表征

通过溶液插层的方法制备氰酸酯树脂/氧化石墨烯纳米复合材料,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和热重分析(TGA)研究纳米复合材料的结构和性能,采用电子万能试验机研究纳米复合材料的力学性能。研究表明,异氰酸苯酯改性氧化石墨在二甲基甲酰胺中经超声处理后剥离形成氧化石墨烯薄片;添加氧化石墨烯后纳米复合材料的力学性能和耐热性显著改善。当氧化石墨烯的含量为基体树脂的1%时,纳米复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为82.9 MPa、148.6 MPa和12.9 kJ/m2,1000℃时的残炭率达45.1%。     

聚酰胺6/氧化石墨烯复合材料的制备及其性能

为研究氧化石墨烯对聚酰胺6的相容性和力学性能的影响,以天然鳞片石墨为原料,采用改良的Hummers方法制备氧化石墨烯,用氯化亚砜将其活化得到酰氯修饰氧化石墨烯,再与氨气反应制备氨基化氧化石墨烯,采用原位聚合法制备出聚酰胺6/氧化石墨烯复合材料,利用扫描电子显微镜对其进行表征分析,通过在甲酸中的分散实验研究该材料的相容性,并利用拉伸实验测试其力学性能.结果表明:聚酰胺6成功以化学键形式键接到氨基化氧化石墨烯表面;氧化石墨烯在聚酰胺6基体中呈现均匀稳定分散;氧化石墨烯均匀分散于甲酸中,其在甲酸中的相容性得到了明显改善;氨基化氧化石墨烯质量分数为0.1%时,聚酰胺6/氧化石墨烯的拉伸强度和杨氏模量分别达到133和736 MPa.     

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。     

石墨烯/聚酰亚胺复合材料的制备与性能

以对苯二胺(PDA)和联苯四甲酸二酐(BPDA)为单体,合成了聚酰亚胺前驱体——聚酰胺酸溶液。采用溶液共混法将氧化石墨烯与聚酰胺酸复合,经制膜和热酰亚胺化反应制备了石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜。用红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合材料的结构和形态进行了分析。发现被还原的氧化石墨烯已经充分剥离并均匀分散在聚酰亚胺基体中,且与基体树脂结合紧密。力学性能测试表明,石墨烯的加入明显改善了聚酰亚胺的拉伸强度,当石墨烯含量为2%时,复合材料的拉伸强度提高了53%。热失重分析发现,复合薄膜的热稳定性也得到明显改善,相对于纯的聚酰亚胺,添加2%石墨烯的复合材料其热降解温度提高了10℃。     

4,4′-二氨基二苯甲烷改性氧化石墨烯/环氧树脂复合材料的制备及性能研究

采用4,4′-二氨基二苯甲烷(DDM)处理氧化石墨烯(GO),将处理后的氧化石墨烯(GO-DDM)与环氧树脂(EP)充分混合制备了改性氧化石墨烯/环氧树脂复合材料(GO-DDM/EP)。通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等分析方法对GO-DDM进行表征,采用电子万能试验机和悬臂梁冲击试验机对制得的复合材料进行力学性能测试。结果表明:DDM成功地接枝在GO的表面,极大提高了GO在有机溶剂中的分散性,且GO不再分散在水中。当复合材料中的GO-DDM含量为0.9%时,其拉伸强度提升了64.9%,冲击强度提升了17.0%。     

石墨烯/环氧树脂复合材料的制备与力学性能

通过对氧化石墨热膨胀还原并用超声分散制备了石墨烯,并对所得产物进行分析表征。用超声分散和模具浇注成型法制备了石墨烯/环氧树脂纳米复合材料。研究了石墨烯含量对石墨烯/环氧树脂复合材料力学性能和断面形貌的影响,分析了石墨烯对环氧树脂的增强机理。结果表明,随着石墨烯含量的增加,石墨烯/环氧树脂复合材料的拉伸强度及模量先增加后减小;当石墨烯的质量分数为0.1%时,复合材料的拉伸强度达到最大值60.9MPa,比纯环氧树脂提高了16.88%;当石墨烯的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸模量达到最大值2833.3MPa,比纯环氧树脂提高了48.29%。     

单层氧化石墨烯改性水性聚氨酯

采用一种新型高效的铁系强氧化剂成功制备出单层氧化石墨烯(GO),通过衰减全反射红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱、原子力显微镜、场发射电子显微镜表征了这种单层GO的形态和性质。通过超声将GO分散于去离子水中,于水性聚氨酯(WPU)合成的乳化阶段共混制备出GO-WPU复合材料,测试了其拉伸性能、热学性能、疏水性的变化,同时利用透射电镜和场发射电子显微镜分别对乳液粒子形态与涂膜截面形貌进行了观察。结果表明,单层GO在乳化阶段的加入所制备的复合材料的拉伸强度得到了明显的改善,由原来的10 MPa增加到24 MPa,当GO质量分数为0.30%,复合聚氨酯的初始热分解温度(T_(d5))从245℃上升到272℃,同时,随着GO用量的逐步增加,复合膜的接触角则由70.3°提高到了95.2°从而实现了疏水性的改善。     

改性石墨烯/高密度聚乙烯复合材料PTC性能研究

以高密度聚乙烯(HDPE)为基体,改性的石墨烯为导电填料,采用熔融法制备正温度系数(PTC)的改性石墨烯/高密度聚乙烯复合材料。通过扫描电子显微镜、热重测试仪以及拉伸测试仪等,观察改性石墨烯/高密度聚乙烯复合材的微观形貌,研究改性石墨烯含量对复合材料热稳定性的影响以及拉伸性能的影响。结果表明:石墨烯在HDPE基体中分散性较好,在室温电阻率同为18.5Ω·㎝条件下,改性前复合材料耐电压冲击为250V,改性后复合材料耐电压冲击为400V,改性后的石墨烯加入HDPE,能够明显地提高复合材料增强耐电压性能,在石墨烯用量同为8.0%(体积百分数)条件下,改性前石墨烯的复合材料拉伸强度为25.6MPa,改性后石墨烯的复合材料拉伸强度为27.7MPa,改性后的石墨烯加入HDPE,能够明显提高复合材料的拉伸强度。     

石墨烯添加量对铜基复合材料性能的影响

采用一步化学还原法结合放电等离子烧结工艺制备石墨烯增强铜基复合材料,利用XRD、SEM、拉曼光谱、拉伸试验机、纳米压痕仪、涡流电导率仪等研究石墨烯含量对复合材料微观组织、力学性能和导电性能的影响。结果表明:石墨烯在复合材料基体中均匀分布,石墨烯的添加能显著增强铜基体的力学性能。与纯铜相比,添加0.025%(质量分数)的氧化石墨烯,可使其屈服强度提高219.8%,抗拉强度提高35.9%,弹性模量提高6.9%,此外,其导电率仍有93.1%IACS。随着石墨烯含量的增加,复合材料的屈服强度、抗拉强度及弹性模量均有所下降,这是因为高石墨烯含量复合粉体中部分石墨烯纳米片未能被铜颗粒包覆,其与铜基体界面结合强度低,石墨烯的剪切应力转移强化效果降低。     

硅烷化氧化石墨烯/呋喃树脂复合材料的制备及性能

采用硅烷偶联剂KH570对氧化石墨烯进行改性得到硅烷化氧化石墨烯(KGO),再通过溶液共混法制备了KGO/呋喃树脂复合材料。利用红外光谱、X射线衍射和扫描电子显微镜等方法对KGO和KGO/呋喃树脂复合材料的微观结构和相态进行了表征,并研究了KGO对呋喃树脂的热性能和力学性能的影响。结果表明,KH570成功地接枝到GO分子上得到KGO,且KGO在呋喃树脂基体中具有良好的分散性。KGO/呋喃树脂复合材料的热性能得到显著提高,其弹性模量和拉伸强度较纯呋喃树脂分别增加了384.9 MPa和6.3 MPa。     

碳纤维/氧化石墨烯多尺度增强体的制备与表征EI北大核心CSCD

利用改进Hummers法制备氧化石墨烯,通过"grafting to"法接枝到用硅烷偶联剂Kh550处理的碳纤维表面,从而获得碳纤维/氧化石墨烯多尺度增强体。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(IR)对获得的多尺度碳纤维的形貌、结构和表面官能团进行了表征,并利用纤维电子强力仪和电阻率仪研究了接枝前后碳纤维力学性能和传导性能的变化。结果表明,氧化石墨烯主要接枝在碳纤维表面的沟槽和缺陷处,碳纤维表面不饱和碳原子数目增加,微晶尺寸减小,接枝后碳纤维的拉伸强度提高了9.8%,断裂伸长率提高了13.1%,而其电导率降低了11.6%。     

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%。     

氧化石墨烯的制备和定性定量分析

以鳞片石墨为原料,采用硫酸和高锰酸钾,通过化学插层氧化-破碎方法制备了氧化石墨烯(GO),通过扫描电镜(SEM)、激光粒度分析、红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光谱(UV-vis)和原子力显微镜(AFM)等测试手段对所制备的氧化石墨烯进行了分析和表征。结果发现230 nm附近的紫外可见光谱可以把氧化石墨烯与氧化石墨进行区分。结果表明紫外光谱可对氧化石墨烯溶液进行定性分析和定量分析。通过这一方法可获得氧化石墨烯制备的较优条件。机理分析结果表明:氧化石墨烯的不连续的π-π*共轭体系为主的结构特点是其紫外光谱在230 nm附近产生多个强度不同的吸收峰的原因。     

原位聚合法与溶液混合法制备石墨烯/聚酰亚胺复合材料及其性能

利用化学氧化还原法制备出石墨烯。通过原位聚合法及溶液混合法制备出石墨烯/聚酰亚胺复合材料,考察不同复合材料制备方法对其机械性能及导电性能的影响,并对其作用机理进行探讨。结果表明,制备的石墨烯为二维的单层或寡层材料,加入到聚酰亚胺中能够增强其机械性能及电导率。相比溶液混合法,采用原位聚合法时石墨烯在聚酰亚胺基体中分散更均匀,对其团聚作用有更好的抑制作用,制备的复合材料性能更优异。采用该法加入石墨烯的量为1.0 wt%时,拉伸强度达到了132.5 MPa,提高了68.8%;加入量增加到3.0 wt%时,电导率达6.87×10~(-4)S·m~(-1),提高了8个数量级,对聚酰亚胺的性能有显著的增强作用。     

功能化石墨烯/聚乙烯醇缩丁醛纳米复合膜的制备与表征

首先用Hummers法从石墨制得氧化石墨烯(GO),并用十六烷基三甲氧基硅烷(HTS)改性GO,然后将其化学还原得到功能化石墨烯(FG),X射线衍射和红外光谱分析表明,HTS已成功接到了石墨烯上;利用溶液共混法制备了聚乙烯醇缩丁醛(PVB)/FG纳米复合膜。用万能试验机、扫描电镜、电阻率测试仪、紫外-可见光透光率对材料进行了表征,结果表明,FG的质量分数为6.0%时,复合材料的拉伸强度可达到34.5 MPa,断裂伸长率达到44.5%;3.0%的FG就能让材料的导电率提高7个数量级;含FG 1.0%的复合膜(厚度为1 mm)对270~400 nm波长范围内紫外光的吸收率可以达到60%~80%。