聚砜及氧化石墨烯协同改性环氧树脂的韧性研究

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环氧树脂是一种综合性能十分优异的热固性树脂,但它韧性差限制了其在高端领域的应用。因此它的增韧改性一直是学术界和工业界研究的研究热点。聚砜是一种常见的热塑性树脂,结构与环氧树脂类似,两者的相溶性较好。氧化石墨烯(GO)是一种新型的无机纳米填料,同时表面的环氧官能团能够与环氧树脂反应,因此经常被用来改性环氧树脂。PSF和GO改性环氧树脂都能在一定程度上提高环氧树脂的韧性。将PSF和GO共同作为增韧剂添加到环氧树脂中,综合利用二者的优异性能,有望产生协同效应,达到进一步增韧环氧树脂的目的。本文以双酚A环氧树脂E51为基体材料,4’4二氨基二苯甲烷(DDM)为固化剂,分别添加PSF,GO以及PSF/GO增韧改性环氧树脂,分析总结不同增韧剂组合和含量对改性环氧树脂力学性能和热学性能的影响规律。主要研究成果如下:(1)通过研究DDM/E51的配比对树脂浇筑体力学性能的影响,确定最佳的DDM/E51的质量配比;(2)通过加热溶解法制备了PSF/E51复合材料。研究表明,当PSF的添加量为5phr时,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和断裂韧性分别提高了5.3%、35.15%和60.60%;PSF的添加没有降低E51的热学性能;(3)采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,并通过XRD、AFM和XPS等测试对GO进行了表征;(4)通过溶剂法制备了GO/E51纳米复合材料。结果表明,微量的GO能够显著的提高E51的力学性能。当GO的添加量为0.10phr时,GO/E51树脂体系的综合力学性能达到最佳,拉伸强度、断裂伸长率和断裂韧性分别提高了7.4%、33.83和79.80%。(5)PSF和GO共同改性E51,能够进一步提高E51的韧性。当GO添加量为0.20phr,PSF添加量为5phr时,PSF/GO/E51三元纳米复合材料的断裂韧性达到了1.88 MPa.8)0.5(提高了89.90%)。
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