【摘 要】
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环氧树脂(EP)有着优良的性能和广泛的用途,但是其脆性大,抗应变能力较差,易产生裂纹等缺点,限制了EP材料的广泛应用,所以有必要对EP进行改性处理,以提升其在实际生活中的综合应用。本文在选择一种新型无机纳米粒子层状硅酸镍(Ni-PS)来改性EP的基础上,提出用不同的合成方法将氧化石墨烯(GO)与Ni-PS相结合,得到不同形状结构的GO/Ni-PS杂化物作为改性剂,再用溶液共混的方法制备具有优异性能
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环氧树脂（EP）有着优良的性能和广泛的用途,但是其脆性大,抗应变能力较差,易产生裂纹等缺点,限制了EP材料的广泛应用,所以有必要对EP进行改性处理,以提升其在实际生活中的综合应用。本文在选择一种新型无机纳米粒子层状硅酸镍（Ni-PS）来改性EP的基础上,提出用不同的合成方法将氧化石墨烯（GO）与Ni-PS相结合,得到不同形状结构的GO/Ni-PS杂化物作为改性剂,再用溶液共混的方法制备具有优异性能的EP复合材料,并对其微观结构、摩擦性能、力学性能、阻燃特性以及固化动力学行为进行了较为系统的研究。主要研究工作如下:1.首先采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅（Si O2）,再用水热法制备花状Ni-PS,并和EP进行溶液共混制备EP/Ni-PS复合材料。XRD检测到了Ni-PS的衍射峰,FT-IR谱图出现Si-O-Ni和Ni-O的吸收峰,SEM观察发现有花状形貌的Ni-PS,这些结果都表明Ni-PS已成功制备出来;热重分析表明,相对于Si O2,Ni-PS的稳定性得到明显提高;摩擦性能测试结果显示,Ni-PS的添加可以显著提高材料的耐磨性能,加入3%的Ni-PS可以获得最小的磨损率（Ws）为7.93×10-6 mm3/N m,相比纯EP降低了88.7%;力学性能测试发现,在Ni-PS的添加量为3%时,复合材料的抗压性能最优,但Ni-PS的加入会抑制环氧树脂体系的固化。2.将制备的花状结构Ni-PS与GO进行简单的共混处理,进行真空抽滤得到GO/Ni-PS混合物,并制备了含有不同质量比的EP复合材料。微观结构研究表明,花状Ni-PS夹在GO的片层间,结构类似于豌豆荚,GO/Ni-PS在EP基体中分布均匀,且界面结合良好,没有明显的团聚现象;虽然GO/Ni-PS的添加没有明显降低材料的摩擦系数（COF）,但可以显著提高EP/GO/Ni-PS复合材料的耐磨性和准静态力学性能。3.采用溶胶凝胶法和水热法相结合的工艺制备出了GO表面负载的Ni-PS纳米粒子（GO@Ni-PS）混杂材料,用XRD证实了Ni-PS的衍射峰,用SEM观察到Ni-PS负载在GO的表面,并借助FT-IR技术确认了Si-O-Ni和Ni-O的吸收峰。研究发现,GO@Ni-PS混杂材料的添加可以明显提高材料的摩擦性能,加入7%的GO@Ni-PS可以得到最低的COF=0.37,而Ws则在添加1%的GO@Ni-PS时达到最低,2.64×10-5 mm3/N m,比纯EP分别下降了11.9%和62.4%;TGA测试显示,GO@Ni-PS能够提高复合体系的热稳定性,残炭量随着GO@Ni-PS的增加而呈比例增加,这是因为无机填料在聚合物基体具有更优异的热稳定性。燃烧测试显示GO@Ni-PS可以提高复合体系的极限氧指数（LOI）,消除燃烧过程中的熔滴现象和阻止火焰蔓延,抑制热释放速率和总释热量;固化动力学分析表明,GO@Ni-PS能够促进EP的固化,降低了固化活化能。图[49]表[6]参考文献[111]
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