魏 虹 蒋 伟 陈长胜 黄泽勇 何贤元

设计·工艺

基于功能化改性氧化石墨烯增强环氧树脂复合材料性能研究

魏 虹 蒋 伟 陈长胜 黄泽勇 何贤元

（湖北三江航天江北机械工程有限公司，孝感 432000）

研究了γ-氨丙基三乙氧基硅烷和辛基缩水甘油醚对氧化石墨烯（GO）表面有机功能化改性的办法，并通过机械搅拌和超声分散制备了改性GO增强环氧树脂（EP）复合材料。采用FT-IR、XPS、SEM、TG对改性前后GO表面结构及改性GO在EP中的剥离分散性进行了表征分析。测试了改性GO增强EP浇铸体复合材料冲击性能、弯曲性能、拉伸性能和热稳定性。结果表明，烷基功能化改性的GO表面成功接枝了含氧活性基团和烷基分子链结构，在EP中具有较好的浸润分散性和界面结合能力。改性GO增强EP复合材料的韧性和耐热性显著增强，添加1.5wt.%改性GO的EP复合材料冲击强度、弯曲强度和拉伸强度相对纯EP分别上升了67.7%、31.2%和31.7%。

氧化石墨烯；功能化改性；剥离分散性；界面结合性；韧性/耐热性

1 引言

树脂基复合材料具有比强度比模量高、耐疲劳性能优异、可设计性强等优点，是航空航天等高技术领域的关键核心材料[1]，其中环氧树脂基复合材料成型工艺性好、成本低、化学性质稳定，具有优异的力学性能和热稳定性，已在火箭发动机、耐腐蚀、吸波等领域发展应用[2]。EP属热固性材料，固化后较大的交联密度会在三维体型结构中形成较大的内应力，降低了复合材料的冲击韧性、机械强度和导电导热性，限制了其在高新技术领域的进一步应用，目前多采用在EP基体中添加有机或无机填料提高复合材料的综合性能和应用范围[3]。……