石墨烯改性对环氧树脂／碳纤维复丝拉伸性能的影响

       采用直接分散法和上浆剂法分别制备了环氧树脂／碳纤维复丝，通过红外光谱、分光光度法等分析方法对处理的石墨烯的表面官能团及表面形貌进行表征，借助扫描电子显微镜对碳纤维表面进行微观形貌观察，研究了石墨烯改性对环氧树脂／碳纤维复丝界面性能的影响。结果表明：石墨烯表面成功地接枝了硅烷偶联剂KH-560；接枝硅烷偶联剂KH-560的石墨烯的环氧树脂／碳纤维复丝的拉伸性能优于未经改性的石墨烯的复丝；上浆法制得的环氧树脂／碳纤维复丝的拉伸性能优于分散法制得的复丝的拉伸性能；上浆剂法制备的石墨烯改性的环氧树脂／碳纤维复丝的断裂强力比未经过改性的未上浆的复丝的提高了48.6 qo，拉伸强度提高了30.4%，断裂伸长率提高了90. 9%。

       在现代复合材料工业中，环氧树脂基碳纤维复合材料已广泛应用于国民经济的各个领域。由于环氧树脂固化后交联密度高，存在内应力大、质地硬脆、耐冲击性能差等问题，导致复合材料的脆性较大，抗冲击韧性差，限制了环氧树脂基碳纤维复合材料在高科技领域的应用。因此，对环氧树脂基碳纤维复合材料的增韧改性势在必行。

       环氧树脂基碳纤维复合材料的增韧主要有增韧环氧树脂基体和对复合材料进行层间增韧两种方式。石墨烯是单原子厚度的碳原子层，被认为是富勒烯、碳纳米管( CNTs)、石墨的基本结构单元，具有优异的电学性能和极高的拉伸模量和极限强度¨]。氧化石墨烯被还原成石墨烯后，由于石墨烯结构完整，化学稳定性高，其表面呈惰性状态，使其在水及常见的有机溶剂中难于分散。因此，对其进行有效的修和功能化，提高其分散性就显得尤为重要。Zhu Jiang等研究发现，由于环氧树脂基体的黏度较大，很难有效地将CNTs均匀分散在环氧树脂基体相中，CNTs层间增韧环氧树脂基玻璃纤维复合材料的效果较差。因此，A．Godara等尝试将CNTs分散于上浆剂中，并通过上浆工艺对玻璃纤维增强相进行表面改性，结果表明通过这种方法得到的复合材料，CNTs的层间增强增韧效果明显。由于石墨烯和CNTs
具有类似的结构，因此对CNTs表面功能化的方法，一般也适合于石墨烯表面的功能化，提高其在聚合物基体中的分散性。作者对石墨烯进行表面功能化，提高其分散性，并将其分别分散于环氧树脂和上浆剂载体中，制成环氧树脂／碳纤维复丝。研究石墨烯的表面改性及不同制备方法对环氧树脂／碳纤维复丝拉伸性能的影响。

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