聚多巴胺還原氧化石墨烯對環(huán)氧樹脂固化動力學及其力學性能影響機制的研究.pdf

1、石墨烯具有出色的性能，被視作高性能復(fù)合材料的理想填料。然而，由于石墨烯層間存在強的相互作用，納米尺度的石墨烯很容易團聚或者堆疊，難以在復(fù)合材料中均勻分散，極大限制了其力學等性能的充分發(fā)揮。本文基于采用貽貝啟發(fā)的多巴胺的自聚合及還原特性，對氧化石墨烯(GO)進行了一步法化學還原與改性，成功制備了聚多巴胺還原氧化石墨烯(pDop-rGO)并進行了形貌和結(jié)構(gòu)的表征分析，在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)研究了pDop-rGO對環(huán)氧樹脂固化動力學的影響規(guī)律，深入探

2、討了pDop-rGO的分散狀態(tài)與表面化學活性對環(huán)氧復(fù)合材料力學等性能的影響機制，建立了pDop-rGO對環(huán)氧復(fù)合材料的增強機制。主要工作如下:
　　1、采用原位一步法成功制備了聚多巴胺還原氧化石墨烯(pDop-rGO)。通過紅外和元素分析研究GO改性前后表面官能團和元素含量的變化，應(yīng)用熱失重測試研究了其熱穩(wěn)定性，采用掃描、透射和原子力顯微鏡對GO和pDop-rGO的微觀形貌進行觀察。結(jié)果表明，相比于原始GO，pDop-rGO在15

3、15cm-1處出現(xiàn)了N-H振動峰，同時在399.8eV處出現(xiàn)了N1s峰;熱失重由GO的57.40wt.％減小到了50.78wt.％;pDop-rGO和GO的微觀結(jié)構(gòu)很相似，pDop-rGO的厚度由GO的0.69nm增至0.98nm。
　　2、基于非等溫DSC測試方法，同時應(yīng)用Friedman和Malek等理論方法，系統(tǒng)研究了GO和pDop-rGO對EP體系的活化能和固化機理的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，相比于EP和EP/GO體系，pDop

4、-rGO的加入降低了固化反應(yīng)活化能，提高了樹脂體系的固化反應(yīng)活性，這歸因于pDop-rGO表面的胺基團。
　　3、基于力學測試、DMTA和Raman等表征手段系統(tǒng)探討了pDop-rGO的分散狀態(tài)與表面化學活性對環(huán)氧復(fù)合材料力學等性能的影響機制，建立了pDop-rGO對環(huán)氧復(fù)合材料的增強機制。研究表明，由于pDop-rGO表面具有高的化學反應(yīng)活性，pDop-rGO比GO有更好的分散狀態(tài)和增強效果，加入pDop-rGO后樹脂的力學性能