氧化石墨烯及Al2O3改性环氧树脂复合材料性能研究

摘要

环氧树脂(Epoxy，EP)是一类性能优良的热固性树脂，近年来，利用无机纳米材料对环氧树脂改性一直是研究的热点。氧化石墨烯(Graphene Oxide, GO)具有丰富的官能团且制备工艺简单，在聚合物纳米复合材料的研究领域引起高度重视。经过功能化的GO能与EP形成更强的界面作用，提高EP复合材料的性能。将GO和Al2O3共同引入到环氧树脂中，结合二者的优异性能，可以获得综合性能更为优异的三相复合材料，拓展了环氧树脂的应用领域。
　　本文研究了一种Al2O3与功能化的GO共同改性EP的新方法。采用改进的Hummers法制备GO，采用水热法制备片状Al2O3(sAl2O3)和棒状Al2O3(rAl2O3)。采用KH560、sAl2O3和rAl2O3分别对GO进行改性后与EP复合，制备sAl2O3/EP、GO/EP和GO/Al2O3/EP复合材料。表征了GO、Al2O3和GO-Al2O3形貌、结构及其与EP复合材料的形貌和性能，研究不同改性方法及GO的填充量对EP复合材料介电性能、力学性能和热稳定性的影响。
　　结果表明：加入GO提高了EP的力学性能。在GO的填充量为0.7 wt％时，GO/EP复合材料的冲击强度为12.17 kJ.m-2，是纯EP的2.4倍；GO与Al2O3对EP的共同改性进一步提高了EP的力学性能，0.7 wt% GO/3 wt%sAl2O3/EP三相复合材料的冲击强度为28.67 kJ.m-2，是纯EP的5.74倍。sAl2O3与GO的良好相互作用，及片层结构对应力有效的传递，提高了EP的力学性能。
　　加入GO提高了EP的介电强度。在GO的填充量为0.5 wt%时，GO/EP复合材料的介电强度为19.32 kV/mm，是纯EP的1.14倍；GO与Al2O3对EP的共同改性进一步提高了EP的介电强度。0.5 wt%GO/3 wt%Al2O3/EP三相复合材料的介电强度为24.47 kV/mm，是纯EP的1.45倍。GO/sAl2O3/EP三相复合材料的热稳定性比纯EP略有降低，然而仍满足该材料的应用领域。

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第1章 绪论

1.1引言

1.2国内外研究进展

1.3本论文的主要研究内容

第2章 实验部分

2.1实验原料

2.2纳米Al2O3的制备及改性

2.3 GO的制备及改性

2.4 GO及Al2O3增强环氧树脂复合材料的制备

2.5表征与测试方法

2.6本章小结

第3章 纳米粉体的形成机理和形貌结构

3.1 GO的形貌及结构

3.2 Al2O3和GO-Al2O3的形貌及结构

3.3本章小结

第4章 环氧树脂基复合材料的形貌与性能

4.1 GO/EP复合材料

4.2 sAl2O3/EP复合材料

4.3 GO/Al2O3/EP三相复合材料

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术成果

致谢