氧化石墨烯改性及其环氧树脂复合材料的制备研究

【摘要】：石墨烯作为当前最理想的二维纳米材料,以其优异的性能备受关注。为实现其应用,课题主要对氧化石墨烯的改性进行研究,并探索其在环氧树脂纳米复合材料中的应用。以天然石墨为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨,进而利用超声波剥离法制备氧化石墨烯。在此基础上,采用磺酸基、氨基改性的方法,对氧化石墨烯进行改性,并制备相应的环氧树脂复合材料。此外,对十二胺改性氧化石墨烯及其还原后在各种溶剂中的分散稳定性进行了研究。通过XRD、TGA、FT-IR、Raman、SEM等测试方法对所制备材料进行表征。主要研究成果如下： (1)通过磺酸基、氨基改性,成功地将磺酸基、氨基引入石墨烯/氧化石墨烯的表面。其中经磺酸基改性后,石墨烯可稳定分散于水中；经氨基改性后,氧化石墨烯部分被还原。 (2)氨基改性氧化石墨烯作为分散相加入环氧树脂基体中制备复合材料,其弹性模量和抗拉强度较纯环氧树脂明显提高。 (3)十二胺改性氧化石墨烯可长期稳定的分散在DMF、DMA、NMP、THF、甲苯、邻二甲苯和环戊酮七种溶剂中；还原后,可在DMF、DMA、NMP和环戊酮四种溶剂中均匀分散。