石墨烯作為一種新型的二維碳材料,自2004年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在提高聚合物的導(dǎo)熱、導(dǎo)電和力學(xué)性能。本文以氧化石墨烯為制備石墨烯的前軀體,輔以其它功能填料,制備了多種環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料,明顯提高了環(huán)氧樹(shù)脂的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能。首先制備了對(duì)位芳綸（PPTA）漿粕纖維增強(qiáng)的石墨烯氣凝膠,采用真空灌注工藝與環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合,制備了高導(dǎo)電性和高壓縮強(qiáng)度的復(fù)合材料。其次,將球形氧化鋁與石墨烯微片復(fù)配作為協(xié)同導(dǎo)熱組分,以氫氧化鎂作為協(xié)同導(dǎo)熱和阻燃填料,制備了具有優(yōu)良阻燃性能的高導(dǎo)熱環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。最后,為改善環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的韌性,以高強(qiáng)度對(duì)位芳綸纖維（PPTA）為增韌組分,在PPTA纖維表面負(fù)載石墨烯,制備了具有高沖擊強(qiáng)度和導(dǎo)電性能的環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。取得的主要?jiǎng)?chuàng)新性結(jié)果如下:（1）以氧化石墨烯和對(duì)位芳綸漿粕纖維為原料,通過(guò)化學(xué)還原氧化石墨烯制備了纖維增強(qiáng)的三維石墨烯氣凝膠（GOFA）;高溫?zé)崽幚鞧OFA制備了碳纖維增強(qiáng)的石墨烯氣凝膠（GCFA）。PPTA漿粕纖維促進(jìn)了石墨烯氣凝膠的形成,GOFA復(fù)合氣凝膠的壓縮強(qiáng)度提高了5倍,高溫碳化后的復(fù)合氣凝膠的電導(dǎo)率隨纖維含量增加而快速提高,高達(dá)1... 

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學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
摘要
Abstract
符號(hào)說(shuō)明
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 石墨烯、石墨烯/聚合物復(fù)合材料
        1.2.1 石墨烯材料
        1.2.2 石墨烯的制備
        1.2.3 石墨烯聚合物復(fù)合材料的研究
        1.2.4 石墨烯環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料
    1.3 石墨烯立體結(jié)構(gòu)及其聚合物復(fù)合材料
        1.3.1 一維石墨烯纖維及復(fù)合纖維
        1.3.2 二維宏觀石墨烯薄膜和紙張
            1.3.2.1 純石墨烯膜和紙張
            1.3.2.2 聚合物/石墨烯復(fù)合膜和紙張
        1.3.3 3D石墨烯集合體結(jié)構(gòu)
            1.3.3.1 石墨烯3D結(jié)構(gòu)的合成
            1.3.3.2 復(fù)合石墨烯的水凝膠和氣凝膠
            1.3.3.3 3D結(jié)構(gòu)石墨烯/聚合物復(fù)合材料
    1.4 石墨烯及協(xié)同增效導(dǎo)熱阻燃性能
        1.4.1 聚合物導(dǎo)熱性的限制
        1.4.2 熱導(dǎo)率與溫度和結(jié)晶度的關(guān)系
        1.4.3 二組分復(fù)合材料的導(dǎo)熱模型
        1.4.4 填料型聚合物復(fù)合材料的傳熱
            1.4.4.1 石墨烯及協(xié)同導(dǎo)熱阻燃填料
            1.4.4.2 填料型復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響因素
        1.4.5 導(dǎo)熱阻燃型復(fù)合材料
    1.5 石墨烯及協(xié)同填料對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂聚合物的力學(xué)增強(qiáng)
        1.5.1 纖維對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂聚合物的增韌改性
        1.5.2 石墨烯雜化填料對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的增韌作用
    1.6 論文研究目的、意義、創(chuàng)新點(diǎn)及研究?jī)?nèi)容
        1.6.1 本論文的研究目的和意義
        1.6.2 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)
        1.6.3 本論文的主要研究?jī)?nèi)容:
第二章 纖維/石墨烯復(fù)合氣凝膠/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備及性能表征
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 原料、設(shè)備及儀器
        2.2.2 試驗(yàn)部分
            2.2.2.1 氧化石墨烯的制備
            2.2.2.2 GOFA及GCFA氣凝膠的制備
            2.2.2.3 GOFA/環(huán)氧樹(shù)脂及GCFA/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備
        2.2.3 性能測(cè)試表征
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 GOFA及GCFA復(fù)合氣凝膠形成機(jī)理
        2.3.2 GOFA及GCFA復(fù)合氣凝膠的結(jié)構(gòu)形貌分析
        2.3.3 GOFA及GCFA復(fù)合氣凝膠紅外光譜及Raman光譜分析
        2.3.4 GOFA及GCFA復(fù)合氣凝膠X衍射圖譜分析
        2.3.5 GOFA及GCFA復(fù)合氣凝膠XPS圖譜分析
        2.3.6 GOFA及GCFA復(fù)合氣凝膠的密度及壓縮模量
        2.3.7 GOFA及GCFA復(fù)合氣凝膠的力學(xué)性能
        2.3.8 GOFA及GCFA復(fù)合氣凝膠的電學(xué)性能
        2.3.9 GOFA/環(huán)氧樹(shù)脂及GCFA/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的導(dǎo)電性能研究
        2.3.10 GOFA/環(huán)氧樹(shù)脂及GCFA/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能研究
        2.3.11 GOFA/環(huán)氧樹(shù)脂及GCFA/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的壓縮性能
        2.3.12 GOFA/環(huán)氧樹(shù)脂及GCFA/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的壓縮斷面破壞形貌觀察
    2.4 本章小結(jié)
第三章 氧化鋁/石墨烯微片/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料導(dǎo)熱阻燃性能研究
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟
            3.2.2.1 GNP的改性
            3.2.2.2 AL_2O_3/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備
            3.2.2.3 不同形狀和尺寸的氧化鋁填料及用量對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響
            3.2.2.4 無(wú)機(jī)阻燃劑MG(OH)_2對(duì)復(fù)合材料阻燃性能的影響
        3.2.3 性能表征
            3.2.3.1 導(dǎo)熱性能測(cè)試
            3.2.3.2 填料及復(fù)合材料斷面形貌觀察
            3.2.3.3 粘度測(cè)試
            3.2.3.4 接觸角測(cè)試
            3.2.3.5 垂直燃燒性能測(cè)試
            3.2.3.6 錐形量熱儀性能測(cè)試
            3.2.3.7 極限氧指數(shù)性能測(cè)試
            3.2.3.8 電阻率測(cè)試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 填料粒徑及形狀對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響
        3.3.2 協(xié)同導(dǎo)熱填料種類及用量對(duì)復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能的影響
        3.3.3 復(fù)合材料微觀形貌分析
        3.3.4 氧化鋁填充量對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料粘度的影響
        3.3.5 改性GNP與環(huán)氧預(yù)聚體界面潤(rùn)濕性能的研究
        3.3.6 環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料阻燃性能研究
    3.4 本章小結(jié)
第四章 石墨烯/PPTA纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的增韌改性研究
    4.1 前言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 原料、設(shè)備及儀器
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)部分
            4.2.2.1 氧化石墨烯的制備
            4.2.2.2 石墨烯/PPTA纖維的制備
            4.2.2.3 PPTA纖維/環(huán)氧樹(shù)脂及石墨烯/PPTA纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備
            4.2.2.4 石墨烯/PPTA纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料固化體系的動(dòng)力學(xué)分析
        4.2.3 性能測(cè)試表征
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 PPTA纖維負(fù)載石墨烯形貌觀察
        4.3.2 PPTA纖維增韌環(huán)氧樹(shù)脂固化工藝研究
            4.3.2.1 固化反應(yīng)的熱行為
            4.3.2.2 固化動(dòng)力學(xué)參數(shù)
        4.3.3 PPTA纖維負(fù)載石墨烯RAMAN光譜及XRD分析
        4.3.4 環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料力學(xué)性能的變化
        4.3.5 復(fù)合材料熱穩(wěn)定性
        4.3.6 復(fù)合材料電學(xué)性能
        4.3.7 石墨烯/PPTA纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料斷面形貌觀察及增韌機(jī)理分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者和導(dǎo)師介紹
附件



本文編號(hào)：3637493