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氧化石墨(GO)是近年来研究的热点,其制备方法多种多样,但是由于方法各异所制备的材料性能存在一定的差异。本文选用三种体系,采用强氧化的过硫酸铵法制备氧化石墨,提出了操作简单、无污染的氧化石墨制备方法。研究了不同基团偶联剂和无机离子Zn2+对氧化石墨烯表面进行修饰和表面功能化的研究。采用KEB 9007/GO、二乙烯三胺改性纳米ZnO/GO作为填料,制备了不同的环氧纳米复合材料。利用XRD、SEM、TG、EDS、Uv-vis、FTIR、接触角、吸水率测试、拉伸试验、冲击试验等手段对其进行表征和分析,并测试了不同环氧复合材料的力学性能、热稳定性能,获得如下结论:(1)虽然三种方法都可以得到氧化石墨,但三种GO的氧化程度存在差别,传统Hummers法保留了更多的芳环结构。氢氟酸法与过硫酸铵法的制备过程相比传统Hummers法,更为简便、无污染,值得推广。(2)分别带有氨基、环氧基、异氰酸基的三种偶联剂都成功接枝了氧化石墨烯,综合考虑,带有异氰酸基的KH9007改性效果最佳。研究发现,KH9007/GO在环氧复合材料中的最佳添加量为0.05wt%,此时复合材料的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率、冲击强度均达到了最大值,分别比纯环氧树脂提高了104.32%、14.46%、118.89%、89.84%。同时复合材料的吸水率降低了44%,热稳定性提高。说明改性后GO的纳米分散效果,可以显著提升复合材料的性能。(3)二乙烯三胺改性纳米ZnO可以均匀的负载在GO的片层上,降低了其亲水性,提高了热稳定性。研究发现利用二乙烯三胺改性的纳米ZnO/GO在环氧复合材料中的最佳添加量为0.20%,此时,力学性能达到最佳,拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率、冲击强度分别比纯环氧提高了99.87%、12.09%、98.35%、151.48%。同时吸水率显著下降了81.48%,热稳定有所改善。说明改性ZnO负载GO后,与环氧树脂基体之间具有更好的相容性和界面结合力。