论文部分内容阅读
石墨烯是一种由单层碳原子以六元环方式紧密堆积形成的二维蜂窝状碳质材料,拥有常规碳材料不具备的理想的晶格结构以及优越的电学、光学、热学和机械等特性,在众多领域拥有巨大的潜在应用价值,石墨烯及其复合材料已成为各领域研究的热点。二氧化硅材料如空心玻璃微珠(HGM)和玻璃纤维(GF)等,由于它们的物理和化学性质比较稳定,机械强度高,易于表面改性等优点,而被广泛应用于复合材料、化学合成、生物科学等领域。针对改进的Hummers氧化法制得的GO,在碱性条件下采用硼氢化钠将GO还原制得到RGO,与肼还原方法相比,这种方法更简单、绿色环保。采用SEM、TEM、AFM、FTIR、XRD、XPS对产物的微观形貌、化学结构和晶体结构进行了表征分析。GO片层具有明显的褶皱,并含有大量的活性含氧官能团。RGO中大部分含氧基团被去除,碳氧比显著增高,由亲水性转变为疏水性。利用静电自组装及化学还原的方法制备了GO物理吸附HGM(GO@HGM)和RGO物理吸附HGM(RGO@HGM),通过TEM、AFM、XRD、FTIR等多种研究,表明GO被成功吸附在HGM表面以及HGM表面GO的还原。用HGM、GO@HGM和RGO@HGM分别制备环氧树脂基复合材料。当GO浓度为0.8mg/ml时,HGM上GO包覆量最高,改性后复合材料的抗压性能达到最高,比改性前分别提高了12%和12.9%。同时,GO和RGO对HGM的改性提高了复合材料的耐热性能。通过GO与经偶联剂KH550改性GF发生化学反应,制备GO共价接枝改性的GF(GO-GF)。红外光谱测试表明,GO表面羧基与GF表面胺基发生了酰胺反应。对GF、GO-GF及GO物理吸附玻璃纤维(GO@GF)、制备的树脂基复合材料进行层间剪切强度(ILSS)进行测试,结果显示,化学接枝法比物理吸附方法对材料界面性能的改善作用更强。当GO的浓度为1.6mg/ml时,GO@GF和GO-GF制备的复合材料的ILSS最高,比未改性GF制备的复合材料分别提高了16.1%和41%。观察复合材料SEM断面发现,GO-GF/环氧树脂基复合材料,拔出的GF量少且长度较短,GF表面粘附了大量的树脂基体,GO-GF与基体树脂界面粘结性能最优。