石墨烯改性环氧树脂复合材料的结构及性能

刘全中，王鑫，赵雄燕，2

(1.河北科技大学 材料科学与工程学院，河北 石家庄 050018；2.航空轻质复合材料与加工技术河北省工程实验室，河北 石家庄 050018)

功能化石墨烯与环氧树脂(EP)的有机结合为制备功能性新型复合材料，拓宽环氧树脂的应用领域开辟了新的途径。研究显示，综合性能优异的石墨烯材料如果在EP中实现高度均匀分散，可以大幅度提升环氧树脂的机械性能。与此同时，石墨烯的添加还能赋予环氧树脂一些特殊的功能，如导电性、导热性以及电磁屏蔽性等。因此，有关功能化石墨烯基环氧树脂复合材料的研究无论是从环氧树脂综合性能的提升，还是开发功能性新型复合材料都意义重大[1]。

1 石墨烯功能化及其与环氧树脂复合

材料本身结构组成及特点对其性能有着举足轻重的影响。近年来，研究学者根据石墨烯基环氧树脂复合材料的应用领域和使用要求，开展了大量的有关石墨烯表面修饰改性及其在环氧树脂中应用的研究，以期设计制备性能优异的高性能环氧树脂复合材料。

1.1 机械性能

Hu等[2]使用席夫碱对氧化石墨烯(GO)进行接枝改性，得到功能化氧化石墨烯材料(M2-g-GO)，然后与环氧树脂(EP)复合，制备了M2-g-GO/EP纳米复合材料。测试结果表明，与纯EP相比，当 M2-g-GO 的填充量为3%(质量分数)时，M2-g-GO/EP纳米复合材料的弯曲模量提升19.1%，弯曲强度提升62.1%。

Paraskar[3]采用二亚乙基三胺改性GO，得到功能化的氧化石墨烯(AFGO)，再通过溶液共混的方法制备了EP复合材料。研究发现，与纯EP相比，当AFGO的填充量为3%(质量分数)时，AFGO/EP纳米复合材料的弯曲强度提高51%，冲击强度提高152%。……