石墨烯改性對環氧樹脂／碳纖維復絲拉伸性能的影響

       采用直接分散法和上漿劑法分別制備了環氧樹脂／碳纖維復絲，通過紅外光譜、分光光度法等分析方法對處理的石墨烯的表面官能團及表面形貌進行表征，借助掃描電子顯微鏡對碳纖維表面進行微觀形貌觀察，研究了石墨烯改性對環氧樹脂／碳纖維復絲界面性能的影響。結果表明：石墨烯表面成功地接枝了硅烷偶聯劑KH-560；接枝硅烷偶聯劑KH-560的石墨烯的環氧樹脂／碳纖維復絲的拉伸性能優于未經改性的石墨烯的復絲；上漿法制得的環氧樹脂／碳纖維復絲的拉伸性能優于分散法制得的復絲的拉伸性能；上漿劑法制備的石墨烯改性的環氧樹脂／碳纖維復絲的斷裂強力比未經過改性的未上漿的復絲的提高了48.6 qo，拉伸強度提高了30.4%，斷裂伸長率提高了90. 9%。

       在現代復合材料工業中，環氧樹脂基碳纖維復合材料已廣泛應用于國民經濟的各個領域。由于環氧樹脂固化后交聯密度高，存在內應力大、質地硬脆、耐沖擊性能差等問題，導致復合材料的脆性較大，抗沖擊韌性差，限制了環氧樹脂基碳纖維復合材料在高科技領域的應用。因此，對環氧樹脂基碳纖維復合材料的增韌改性勢在必行。

       環氧樹脂基碳纖維復合材料的增韌主要有增韌環氧樹脂基體和對復合材料進行層間增韌兩種方式。石墨烯是單原子厚度的碳原子層，被認為是富勒烯、碳納米管( CNTs)、石墨的基本結構單元，具有優異的電學性能和極高的拉伸模量和極限強度¨]。氧化石墨烯被還原成石墨烯后，由于石墨烯結構完整，化學穩定性高，其表面呈惰性狀態，使其在水及常見的有機溶劑中難于分散。因此，對其進行有效的修和功能化，提高其分散性就顯得尤為重要。Zhu Jiang等研究發現，由于環氧樹脂基體的黏度較大，很難有效地將CNTs均勻分散在環氧樹脂基體相中，CNTs層間增韌環氧樹脂基玻璃纖維復合材料的效果較差。因此，A．Godara等嘗試將CNTs分散于上漿劑中，并通過上漿工藝對玻璃纖維增強相進行表面改性，結果表明通過這種方法得到的復合材料，CNTs的層間增強增韌效果明顯。由于石墨烯和CNTs
具有類似的結構，因此對CNTs表面功能化的方法，一般也適合于石墨烯表面的功能化，提高其在聚合物基體中的分散性。作者對石墨烯進行表面功能化，提高其分散性，并將其分別分散于環氧樹脂和上漿劑載體中，制成環氧樹脂／碳纖維復絲。研究石墨烯的表面改性及不同制備方法對環氧樹脂／碳纖維復絲拉伸性能的影響。

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