【摘要】：石墨烯材料具有優(yōu)異的性能和結(jié)構(gòu)特性,是聚合物基復(fù)合材料的理想增強材料,因此本論文分別進行了石墨烯材料增強細菌纖維素(BC)的導(dǎo)電性能和環(huán)氧樹脂熱性能的研究。利用納米石墨微片(GNPs)進行了提高BC導(dǎo)電性能的研究,制備了GNPs/BC導(dǎo)電復(fù)合膜。作為對比還制備了多壁碳納米管(MWCNT) /BC導(dǎo)電復(fù)合膜。首先研究了GNPs和MWCNT在分別含有0.3wt%十二烷基苯磺酸鈉、0.3wt%A1100以及不含表面處理劑的無水乙醇溶液中的分散穩(wěn)定性,結(jié)果表明GNPs在純無水乙醇溶液中的分散穩(wěn)定性最佳,MWCNT在含有0.3wt%A1100的無水乙醇溶液中分散穩(wěn)定性最佳。基于上述研究結(jié)果,分別通過超聲法和浸漬法在GNPs-無水乙醇懸浮液中制備了GNPs/BC導(dǎo)電復(fù)合膜,在MWCNT-無水乙醇懸浮液中(含有0.3wt%A1100)制備了MWCNT/BC導(dǎo)電復(fù)合膜。場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)分析結(jié)果表明,通過有效的物理(超聲)和化學(xué)方法(表面處理劑)處理后,片狀GNPs成功地嵌入到BC納米纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的表層；棒狀MWCNT則均勻地插入到BC膜的孔中。利用四探針法測量復(fù)合膜的導(dǎo)電率,并測量了復(fù)合前后膜的質(zhì)量變化。結(jié)果表明：超聲法制備的復(fù)合膜的導(dǎo)電率要高于浸漬法；采用超聲法制備得到的BC基復(fù)合膜,GNPs在基體中的最大填充量為8.7wt%,復(fù)合膜的最高導(dǎo)電率達到4.5S/cm; MWCNT在基體中的最大填充量為13.9wt%,復(fù)合膜的最高導(dǎo)電率達到1.2S/cm。利用多層氧化石墨烯(MGO)進行了提高環(huán)氧樹脂熱性能的研究。首先利用差示掃描量熱法研究了MGO含量(0.5、1、2、3wt%)對環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)過程的影響,結(jié)果表明,隨著MGO含量的增加(0.5、1、3wt%),MGO對環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)初期以及固化后期玻璃化轉(zhuǎn)變的阻礙作用逐漸增強,但是當其含量從1wt%增加到2wt%時,這種阻礙作用變?nèi)�。通過原位聚合法制備了不同MGO含量(0.5、1、2、3wt%)的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料,并分別利用廣角X射線衍射和FESEM對MGO在環(huán)氧樹脂基體中的剝離和分散狀態(tài)進行了分析。結(jié)果表明,當MGO含量低于3wt%時,MGO在基體中被良好的剝離并均勻分散,而當MGO的含量達到3wt%時出現(xiàn)了堆垛和團聚。MGO/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的熱性能測量結(jié)果表明,2wt%MGO為復(fù)合材料的最佳含量,在此含量下復(fù)合材料具有最高的熱穩(wěn)定性和最大的導(dǎo)熱率(較純樹脂基體增大了2.03倍),并且熱膨脹系數(shù)較也純樹脂基體減小23%,達到最小。
[Abstract]:Graphene is an ideal reinforcement for polymer matrix composites because of its excellent properties and structural properties. Therefore, the electrical conductivity of graphene reinforced bacterial cellulose (BC) and the thermal properties of epoxy resin were studied in this paper. The conductive composite film of GNPs/BC was prepared by using nano-graphite (GNPs) to improve the conductivity of BC. The multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) / BC) conductive composite films were also prepared as a comparison. The dispersion stability of GNPs and MWCNT in anhydrous ethanol solution containing 0.3 wt% dodecylbenzene sulfonate, 0.3wt100 and anhydrous ethanol without surface treatment agent was studied. The results show that the dispersion stability of GNPs in pure absolute ethanol solution is the best, and that in anhydrous ethanol solution containing 0.3wt100 is the best. Based on the above results, GNPs/BC conductive composite membranes were prepared by ultrasonic method and impregnation method, respectively, and MWCNT/BC conductive composite membranes were prepared in MWCNT- anhydrous ethanol suspensions (containing 0.3wt100). The field emission scanning electron microscope (FESEM) analysis results show that the sheet GNPs is successfully embedded into the surface layer of BC nanofiber network after effective physical (ultrasonic) and chemical (surface treatment agent) treatment. The rod-shaped MWCNT is uniformly inserted into the pores of the BC film. The conductivity of the composite membrane was measured by four probe method, and the quality change of the film before and after the composite was measured. The results show that the conductivity of the composite membrane prepared by ultrasonic method is higher than that by impregnation method. The maximum filling capacity of the BC-based composite membrane prepared by ultrasonic method is 8.7 wt. the maximum conductivity of the composite membrane is 4.5 S / cm, and the maximum filling amount of MWCNT in the substrate is 13.9 wts. the maximum conductivity of the composite membrane is 1.2 S-1 路cm. The thermal properties of epoxy resin were studied by multilayer graphene oxide (MGO). At first, the effect of MGO content (0.5%) on the curing process of epoxy resin was studied by differential scanning calorimetry (DSC). With the increase of the content of MGO (0.5 wt%), the blocking effect on the glass transition of epoxy resin at the initial and late curing stage was gradually enhanced, but when the content increased from 1wt% to 2wt%, the hindrance became weaker. Epoxy resin matrix composites with different MGO content (0.5 ~ 1U ~ (-2) W ~ (-1) were prepared by in-situ polymerization. The peeling and dispersion states of MGO in epoxy resin matrix were analyzed by wide angle X-ray diffraction (WAXD) and FESEM, respectively. The results show that when the content of MGO is lower than 3 wt%, it is well peeled off and uniformly dispersed in the matrix. However, when the content of MGO reached 3wt%, the thermal properties of the composite were measured by stacking and agglomeration. The composites have the highest thermal stability and maximum thermal conductivity (2.03 times higher than the pure resin matrix), and the thermal expansion coefficient is 23% less than that of the pure resin matrix.
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB332

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;科學(xué)家首次用納米管制造出石墨烯帶[J];電子元件與材料;2009年06期

2 ;石墨烯研究取得系列進展[J];高科技與產(chǎn)業(yè)化;2009年06期

3 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

4 ;日本開發(fā)出在藍寶石底板上制備石墨烯的技術(shù)[J];硅酸鹽通報;2009年04期

5 馬圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究進展[J];現(xiàn)代物理知識;2009年04期

6 傅強;包信和;;石墨烯的化學(xué)研究進展[J];科學(xué)通報;2009年18期

7 ;納米中心石墨烯相變研究取得新進展[J];電子元件與材料;2009年10期

8 徐秀娟;秦金貴;李振;;石墨烯研究進展[J];化學(xué)進展;2009年12期

9 張偉娜;何偉;張新荔;;石墨烯的制備方法及其應(yīng)用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 萬勇;馬廷燦;馮瑞華;黃健;潘懿;;石墨烯國際發(fā)展態(tài)勢分析[J];科學(xué)觀察;2010年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 成會明;;石墨烯的制備與應(yīng)用探索[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其功能化[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第04分會場摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂;;石墨烯制備技術(shù)與應(yīng)用研究的最新進展[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（第3分冊）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（第7分冊）[C];2010年

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學(xué)最新進展研討會——暨第十屆全國顆粒制備與處理研討會論文集[C];2011年

6 王冕;錢林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實;;樹枝狀結(jié)構(gòu)功能化石墨烯[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無機石墨烯材料:計算與實驗的結(jié)合[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第4分會場摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學(xué)修飾及尺寸效應(yīng)研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 姚耀;石墨烯研究取得系列進展[N];中國化工報;2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日報;2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報記者 李好宇 張們捷(實習) 特約記者 李季;石墨烯未來應(yīng)用的十大猜想[N];電腦報;2010年

5 證券時報記者 向南;石墨烯貴過黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時報;2010年

6 本報特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結(jié)緣諾貝爾獎[N];計算機世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日報;2010年

8 本報記者 紀愛玲;石墨烯：市場未啟 炒作先行[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2011年

9 周科競;再說石墨烯的是與非[N];北京商報;2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日報;2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應(yīng)[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 羅大超;化學(xué)修飾石墨烯的分離與評價[D];北京化工大學(xué);2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學(xué);2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修復(fù)機理的理論研究[D];吉林大學(xué);2013年

5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學(xué)應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);2013年

6 姜麗麗;石墨烯及其復(fù)合薄膜在電極材料中的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

7 姚成立;多級結(jié)構(gòu)石墨烯/無機非金屬復(fù)合材料的仿生合成及機理研究[D];安徽大學(xué);2015年

8 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學(xué);2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計算研究[D];武漢大學(xué);2014年

10 王義;石墨烯的模板導(dǎo)向制備及在電化學(xué)儲能和腫瘤靶向診療方面的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動力學(xué)模擬研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

2 王晨;石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)及其對電化學(xué)性能的影響[D];北京化工大學(xué);2011年

3 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學(xué);2011年

4 蔡宇凱;一種新型結(jié)構(gòu)的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

5 金麗玲;功能化石墨烯的酶學(xué)效應(yīng)研究[D];蘇州大學(xué);2012年

6 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應(yīng)的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

7 劉汝盟;石墨烯熱振動分析[D];南京航空航天大學(xué);2012年

8 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學(xué);2012年

9 于金海;石墨烯的非共價功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學(xué);2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學(xué);2013年

，

本文編號：2146050