發(fā)布時(shí)間：2022-02-21 14:58

　　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... 

【文章來(lái)源】：北京化工大學(xué)北京市211工程院校教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
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(lèi)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



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