【摘 要】
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将“微孔发泡技术”与“纳米复合技术”相结合制备出的聚合物基导电复合微孔发泡材料,由于具有轻质、良好的力学性能及易于成型加工等优点,受到国内外学者的广泛关注。研究表明,碳基纳米粒子在作为导电功能填料的同时,还能作为异相成核剂有效改善泡孔质量,从而提高微发泡材料的抗冲击韧性并赋予材料抗静电及电磁屏蔽功能。然而,由于纳米碳基粒子较易团聚,且与基体树脂的相容性较差,这不仅会降低导电粒子的成核效率,还往往会
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将“微孔发泡技术”与“纳米复合技术”相结合制备出的聚合物基导电复合微孔发泡材料,由于具有轻质、良好的力学性能及易于成型加工等优点,受到国内外学者的广泛关注。研究表明,碳基纳米粒子在作为导电功能填料的同时,还能作为异相成核剂有效改善泡孔质量,从而提高微发泡材料的抗冲击韧性并赋予材料抗静电及电磁屏蔽功能。然而,由于纳米碳基粒子较易团聚,且与基体树脂的相容性较差,这不仅会降低导电粒子的成核效率,还往往会恶化发泡材料的性能。因此,设计和开发具有特殊结构的纳米碳基粒子对改善聚合物发泡行为以及提高发泡材料性能具有重要意义。本论文以环保型氨基甲酸盐（B-AEP）为发泡剂,还原氧化石墨烯（RGO）为导电填料,通过表面改性技术及一体化设计,制备出了集发泡、成核及交联反应于一体的功能化还原氧化石墨烯。通过调控导电粒子结构形态、含量、表面反应性官能团及发泡剂负载量,探讨了发泡剂定位分布在RGO表面时的泡孔成核及长大机制,并建立了材料微观结构和宏观性能间的关系,为设计和制备高性能功能化的环氧树脂基复合微孔发泡材料奠定基础。论文主要得到了以下结论:（1）通过简单共混,以B-AEP为发泡剂,制备了环氧树脂/还原氧化石墨烯（EP/RGO）复合微发泡材料。在最佳发泡温度为110℃下,延长球磨时间,有利于改善RGO的分散性,但会增大泡孔尺寸;延长RGO的还原时间及增加RGO含量都可以有效降低泡孔尺寸,提高泡孔密度。当RGO的添加量为17%（还原时间为12h）时,EP/RGO复合发泡材料的泡孔尺寸为33.84μm,泡孔密度为3.91×10~7cells/cm~3。复合发泡材料的力学性能、热稳定性、导电及导热性能不仅与RGO的本征性质和分散性有关,而且与复合发泡材料的密度和泡孔形态有关。（2）设计并合成了还原氧化石墨烯-发泡剂复合体（RGO@B-AEP,K-RGO@B-AEP及N-RGO@B-AEP）,发现改性剂对还原氧化石墨烯表面负载B-AEP的能力有重要影响,其中N-RGO（氨基改性）的负载量最多,而RGO（未改性）负载量最少。以一体化复合粒子为“发泡—成核剂”制备了环氧树脂基发泡材料,发现随着纳米粒子含量增加,三种复合材料的表观密度都降低,泡孔尺寸都增大。由于就近异相成核及氨基化学物AEP（B-AEP的分解产物）的交联作用,一体化设计有效提高了RGO的成核效率并改善了两相界面,使得相近材料密度下N-RGO@B-AEP的成核效率及与基体树脂的界面相容性最好,且效果优于相同含量下的简单共混体系（RGO+B-AEP）。此外,还原氧化石墨烯的结构、种类及含量（不超过2%）对环氧复合发泡材料的导电性能影响不大,压缩性能与密度成幂指数关系。
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