微波法制备石墨烯及其功能化对环氧树脂性能的影响

为了高效低成本地制备高质量石墨烯,在微波炉中加热可膨胀石墨(graphite intercalation on compounds,GIC)制备膨胀石墨,然后将聚醚胺(D2000)接枝在石墨烯(GnPs)表面,制得功能化石墨烯(D2000-g-GnPs)并分析其表征。随后用超声分散和磁力搅拌制备了环氧树脂(epoxy resin,EP)/石墨烯复合材料黏合剂。研究改性前后石墨烯对增强环氧树脂机械性能和拉伸断裂面表面形貌的影响。实验表明,环氧树脂的拉伸强度、杨氏模量、断裂韧性以及断裂能量释放率都随着石墨烯含量的增加先增加后减少,在改性石墨烯质量分数达到0.3%时复合材料的机械性能达到最大值。拉伸强度达到76.269 MPa,比未改性前的石墨烯/环氧树脂复合材料提高了24.95%;杨氏模量达到1.315 GPa,提高了10.97%;断裂韧性达到1.79 MPa·m0.5,提高了16.23%。此外,添加D2000-g-GnPs使环氧树脂黏合剂的导电性大幅提高,得到较低的渗流阈值为1.0%。