氧化锌/石墨烯填充碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的性能研究

摘要

聚醚醚酮具有耐磨耐损性、耐热性、阻燃性和易加工成型性等优异的综合性能，被广泛应用于汽车的零部件制造、半导体制作、压缩机零部件、医疗器械等相关领域。碳纤维也具有许多优良性能如：摩擦性能比较低、较低的热膨胀系数和易加工成型等。因此，在现代复合材料制备过程中常把碳纤维被当作增强材料广泛用于聚合物基复合材料使用。
　　石墨烯具有超高导热系数、润滑性好、比表面积大、阻燃性好等优异特性。用纳米粒子将石墨烯改性之后能更进一步对其性能进行优化。用碳纤维增强聚醚醚酮复合材料能大幅度提高聚醚醚酮材料的耐磨耐损性能，能更好的应用到航空航天、高性能阀片等对材料耐磨性要求较高的领域。纳米氧化锌是一种新型纳米无机材料，具有良好的耐磨耐损性能，而且还具良好的抗菌性能。
　　本文将不同含量改性石墨烯通过球磨、然后模压成型的方法来制备碳纤维/聚醚醚酮复合材料。并通过用扫描电镜探究改性石墨烯和聚醚醚酮树脂界面结合的情况。通过扫描电镜照片观察，石墨烯均匀地分散在聚醚醚酮中。测试结果表明改性石墨烯添加到碳纤维和聚醚醚酮复合材料中提高了复合材料的耐摩擦磨损性能。当碳纤维和聚醚醚酮复合材料中改性石墨烯含量达到1.5wt%时，复合材料的摩擦磨损性能达到最佳，摩擦系数和磨损率分别为0.35和5.6×10-6mm3/N m，复合材料的耐磨损性能提高的最为明显，相较于没有添加改性石墨烯的碳纤维复合材料摩擦性能提高了62%。同时复合材料在机械性能和导热性能方面也有较大改善。选用金黄色葡萄球和绿脓杆菌分别作为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的代表，研究复合彩老的抗菌性能，经研究两种菌群的抑菌圈分别为2.3cm和2.2cm，表明复合材料无论是金黄色葡萄球还是绿脓杆菌都有着良好的抗菌效果。因此，石墨烯填充后的复合材料比传统的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料体现出更好的综合性能。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 树脂基复合材料

1.2 聚醚醚酮

1.3 聚醚醚酮树脂的改性

1.4 论文研究目的和研究内容

1.5 论文设计思想

第2章 纳米ZnO改性石墨烯及改性石墨烯/聚醚醚酮薄膜的制备及表征

2.1 引言

2.2 实验原料及设备

2.3 实验部分

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第3章 氧化锌改性石墨烯/聚醚醚酮/碳纤维复合材料的制备及性能研究

3.1 引言

3.2 实验原料及设备

3.3 实验部分

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第4章 结 论

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果