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《湖南工业大学》 2018年
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石墨烯的表面修饰及石墨烯/尼龙6纳米复合材料的制备

胡泽艺  
【摘要】:石墨烯以其特有的力学、电学、化学特性以及独特的结构,在未来高科技领域中具有巨大的应用价值。其中将石墨烯作为填充材料来制备石墨烯/聚合物纳米复合材料,不仅为高综合性能复合材料的制备开辟了新的研究思路,还为石墨烯的应用开启了新的篇章,可见利用石墨烯来改性尼龙6(PA6)的力学性能具有重要的研究意义。然而,石墨烯呈化学惰性,在PA6基体中存在着易团聚、界面结合不佳等问题,严重影响了复合材料的相关性能。基于此,本论文以提高PA6的力学性能为研究目的,通过对石墨烯进行系列改性处理,采用FTIR、XRD、TG、XPS等检测手段对其进行微观组织和力学性能表征,考察了不同含量的功能化石墨烯对复合材料力学性能的影响。首先,采用自由基加成的方法,利用丁二酸酰基过氧化物对氧化石墨烯(GO)进行侧壁羧基功能化,得到表面接枝羧基的氧化石墨烯(CFGO),通过光谱对产物进行表征并考察了其分散性。结果表明:羧基自由基以共价键的方式接枝到GO表面,使GO表面羧基含量提高了7.6%以上。通过观察GO和CFGO在水和甲苯中的分散情况,发现羧基化的CFGO在极性溶剂(水)中具有更好的分散稳定性,但在非极性溶剂(甲苯)中分散性能比GO还差。其次,利用原位聚合法,在CFGO上进行PA6接枝改性,得到表面接枝PA6分子链的CFGO(记为PNG),并对接枝效果进行了表征。结果表明:随着CFGO含量的增多,PA6聚合物的分子量逐渐下降,且通过热重分析计算出PNG-0.1的接枝率最高为87%。最后,利用物理共混法制备了PNG/PA6纳米复合材料,考察不同添加量的PNG对复合材料力学性能的影响。结果表明:随着PNG含量的增加,PNG/PA6的拉伸强度和弯曲强度都表现出先増加后降低的趋势,当PNG的含量为0.5wt%时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度达到最大,分别为96.6Mpa和104.5Mpa,较纯PA6增加了17%和23.3%。冲击强度在PNG含量为0.3wt%时达到最大为8.95KJ/m~2,较纯PA6提高了51%,当PNG的含量超过0.3wt%时,复合材料冲击强度开始下降。
【学位授予单位】:湖南工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TB332

【参考文献】
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