论文部分内容阅读
环氧树脂(Epoxy resin, EP)因其优良的机械性能、热稳定性、优越的电性能及突出的耐化学腐蚀性，广泛应用于涂料、复合材料、高性能胶粘剂电绝缘材料和航空航天等领域。然而环氧树脂固化后产物交联密度大存在质脆、冲击性差等缺点，在很大程度上限制了其在高技术领域的应用。因此对环氧树脂增韧改性一直是国内外研究的热点。本文针对传统环氧树脂增韧改性中存在的问题，提出了用柔性链段和功能化石墨烯片层改性环氧树脂。主要研究内容和结论如下：(1)以一缩二乙二醇和环氧氯丙烷为原料合成了粘度为25mpa·s，环氧值为0.508的聚乙二醇二缩水甘油醚(DGEG)，并制备DGEG/EP复合材料。拉伸、冲击性能测试表明DGEG能显著改善环氧树脂的断裂伸长率和冲击性能。当DGEG的含量为28wt.%时，相比纯的环氧树脂，复合材料的断裂伸长率和冲击强度分别提高了175.0%，120.3%。(2)采用改进Hummer法制备氧化石墨(GO)。通过超声剥离、机械搅拌将氧化石墨引入环氧树脂基体中制得GO/EP复合材料。拉伸性能测试表明GO/EP复合材料的拉伸强度随GO含量的增多而降低，示差扫描量热测试表明GO加入后GO/EP复合材料的玻璃化转变温度(Tg)降低。(3)通过酰胺化反应将间苯二胺(m-XDA)接枝到GO上得到m-XDA接枝的功能化石墨烯片层m-GN。通过超声剥离、机械搅拌将m-GN引入环氧树脂基体中，并制得m-GN/EP复合材料。拉伸性能测试发现当m-GN加入量仅为0.1wt.%时，m-GN/EP复合材料的拉伸强度从纯环氧树脂的55.8MPa提高到65.3MPa，提高了17.0%，拉伸韧性从0.71MPa/m提高到3.3MPa/m增幅高达262.2%。热性能测试表明，m-GN/EP复合材料的Tg略有降低，而m-GN/EP复合材料的最大热失重温度(Tp)呈增加趋势。(4)通过酰胺化反应将长链聚醚胺D400和D2000接枝到GO上得到功能化石墨烯片层D400-GN和D2000-GN。通过超声剥离、机械搅拌将D400-GN和D2000-GN引入环氧树脂基体中，并制得D400-GN/EP、D2000-GN/EP复合材料。拉伸测试表明，当D400-GN和D2000-GN的加入量为0.1wt.%时，复合材料的拉伸强度分别提高了23.5%和21.6%，拉伸韧性分别提高了252.1%，67.6%。