改性石墨烯/环氧复合材料力学性能的研究

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发表于 2022-9-27 13:55:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
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雅宝题库答案
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雅宝题库解析:
在本研究中,通过Hummers方法制备氧化石墨,并在溶剂中超声分散,得到氧化石墨烯,分别用异氰酸苯酯和2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)对氧化石墨烯进行改性,以研究氧化石墨烯或改性石墨烯/环氧树脂复合材料的力学性能。石墨通过氧化表面带有大量含氧基团,增大了石墨片层结构之间的距离,有利于超声分散成氧化石墨烯。氧化石墨可在水、二甲基甲酰胺(DMF)和四氢呋喃(THF)中超声分散成为氧化石墨烯,考虑到实际应用的便利,最后采用THF作为分散溶剂。    氧化石墨烯表面的羟基可以和异氰酸酯基反应,所以采用异氰酸苯酯和TDI对氧化石墨进行改性,将氧化石墨烯和改性石墨烯加入环氧树脂,分别制得氧化石墨烯/环氧树脂复合材料、异氰酸苯酯改性石墨烯/环氧树脂复合材料和TDI改性石墨烯/环氧树脂复合材料。三种复合材料中石墨烯和树脂之间分别以氢键、极性和化学键的方式连接。就连接强度来说,化学键的强度要大于氢键,而氢键又大于极性连接,所以相应石墨烯/环氧树脂复合材料的冲击强度也与此相同,即TDI改性石墨烯/环氧树脂复合材料的冲击强度要大于氧化石墨烯/环氧树脂复合材料,这两种复合材料的冲击强度均大于纯树脂的冲击强度,而异氰酸苯酯改性石墨烯/环氧树脂复合材料的冲击强度为最小,并且小于纯树脂。玻璃化转变温度的关系则为:异氰酸苯酯改性石墨烯/环氧树脂复合材料和纯树脂的玻璃化转变温度相同,它们都大于TDI改性石墨烯/环氧树脂复合材料的玻璃化转变温度,氧化石墨烯/环氧树脂复合材料的玻璃化转变温度则为最低。总体来说,TDI改性石墨烯/环氧树脂复合材料性能最好。    氧化石墨烯/环氧树脂复合材料、异氰酸苯酯改性石墨烯/环氧树脂复合材料和TDI改性石墨烯/环氧树脂复合材料中加入的氧化石墨质量分数为0.4%时,冲击性能达到最大值;当质量分数超过0.4%,石墨烯在树脂中的密度过大,导致分布不均匀,冲击性能开始下降。





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