氧化石墨烯表面修饰聚酰亚胺纤维增强地质聚合物复合材料的制备与研究

摘要

聚酰亚胺(PI)纤维作为一种新型高分子有机纤维，具有高强高模、耐高低温性、耐辐射性、电学性能等优点，可应用在航空航天、水泥、化工和消防等领域，具有很高的应用价值。地质聚合物是一种具有强度高、耐久性和耐化学性等优点，其来源广，工艺简单、废气排放低、能耗少，但是其自身存在的脆性大的缺点，限制了在其它领域的应用。纤维改性增强地质聚合物受到了研究人员的广泛关注。本课题采用氧化石墨烯对聚酰亚胺纤维进行表面修饰，从而提高纤维表面的粗糙度，进而改善纤维界面性能，提高复合材料的力学性能。通过SEM、FT-IR、XPS等方法对改性前后的聚酰亚胺纤维进行了表征，结果表明，氧化石墨烯成功地接枝到了聚酰亚胺纤维的表面。制备含有不同含量碱激发剂的粉煤灰基地质聚合物，通过对地质聚合物进行力学性能分析和形貌分析，得到力学性能最好时，碱激发剂的含量是30wt％。随后将将改性前后的聚酰亚胺纤维以不同的质量分数掺入以粉煤灰为原料的地质聚合物中，并对复合材料的力学性能和表面形貌进行表征。结果表明，当改性前后纤维的含量同时为1.2wt％时，复合材料的压缩强度和抗折强度均为最佳，相对于未加纤维的地质聚合物，纤维增强复合材料的最大弯曲强度和最大抗折强度分别增加了近59％和200％，改性纤维增强复合材料的最大弯曲强度和最大抗折强度分别增加了近86％和290％。通过本实验的研究和文献的总结，纤维可通过桥接、断裂、拔出和剥离等行为来分散和消耗断裂能，进而对地质聚合物产生增强的效果。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 聚酰亚胺(PI)纤维的概述

1．1．1 聚酰亚胺纤维发展现状

1．1．2 聚酰亚胺纤维的特性

1．1．3 聚酰亚胺纤维的应用

1．1．4 聚酰亚胺及其纤维的改性

1．2 地质聚合物的概述

1．2．1 地质聚合物的发展现状

1．2．2 地质聚合物的性能和应用

1．2．3 纤维增强地质聚合物发展背景

1．3 课题的研究背景

1．4 课题研究内容

2．1 实验部分

2．1．1 实验原料及试剂

2．1．2 实验过程

2．2 改性聚酰亚胺纤维的表征方法

2．2．1 聚酰亚胺纤维红外测试

2．2．2 聚酰亚胺纤维的XPS测试

2．2．3 聚酰亚胺纤维的表面形貌分析

2．3 结果与讨论

2．3．1 聚酰亚胺纤维红外分析

2．3．2 聚酰亚胺纤维表面XPS分析

2．3．3 聚酰亚胺纤维表面形貌分析

2．4 本章结论

第三章 地质聚合物复合材料的制备

3．1 实验部分

3．1．1 实验原料

3．1．2 实验仪器设备

3．2 地聚物复合材料的制备

3．2．1 地质聚合物的制备

3．2．1 地聚物复合材料的制备

第四章 地质聚合物复合材料的性能表征分析

4．1 地质聚合物复合材料的测试与表征

4．1．1 地质聚合物的表征

4．1．2 地质聚合物复合材料的测试与表征

4．2 地质聚合物复合材料测试与表征结果与讨论

4．2．1 地质聚合物测试结果分析

4．2．2 地质聚合物复合材料测试结果分析

4．3 本章结论

第五章 结论

参考文献

致谢

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