胺功能化石墨烯氧化物作为高性能环氧纳米复合材料的多功能修饰剂,具有增强的机械性能和热稳定性

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 聚合物化学 聚合物化学
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 开发先进的聚合物复合材料需要克服纳米填充剂聚合和弱界面相互作用.
• 石墨烯氧化物 (GO) 是一个有前途的纳米填充剂,但其有效的分散和整合到聚合物矩阵中仍然具有挑战性.
• 实现高性能环氧纳米复合材料需要强大的填充剂-矩阵粘合的策略.

研究的目的:

• 开发使用美拉胺的氧化石墨烯 (GO) 的共价功能化策略.
• 通过结合改性填充剂 (mel-GO) 来创建高性能环氧纳米复合材料.
• 研究mel-GO对环氧树脂固化,机械和热性能的协同作用.

主要方法:

• 石墨烯氧化物与胺的共价功能化.
• 使用FTIR和拉曼光谱对功能化石墨烯氧化物 (mel-GO) 的表征.
• 含有mel-GO和未经修改的GO的环氧纳米复合材料的制造和测试.

主要成果:

• 胺功能化在GO上引入含的异环结构,通过光谱学证实了这一点.
• 添加Mel-GO加速了环氧固化,减少了凝时间和增加了自我加热温度,表明了增强的界面相互作用.
• 与未经修改的GO复合材料相比,在拉伸强度,屈曲强度,弹性模块,冲击强度和硬度上观察到显著的改进.
• 在热和热氧化稳定性方面取得了显著的增长,包括更高的分解温度和煤炭产量.
• 通过增加焦炭残留物和Vicat软化点,确认了热稳定屏障层的形成.

结论:

• GO与胺的共价功能化是制造高性能环氧纳米复合材料的有效策略.
• mel-GO填充剂提供了协同效应,增强了机械和热性能,超出了未经修改的GO复合材料的性能.
• 这种方法为下一代环氧复合材料铺平了道路,这些复合材料具有卓越的强度,性和热稳定性,可用于极端条件的应用.