不同石墨烯基材料对复合材料热性能影响的对比研究(4)
1.4.2 不同石墨烯材料对环氧树脂热性能的影响
Jiwon Kim等人[23-25]将预先经过表面改性的氧化石墨烯加入到环氧树脂基体中，发现氧化石墨烯的加入可以显著提高环氧树脂的力学性能及电学性能，但热学性能，特别是热导率出现了严重下降的现象。S.Chatterjee等人[26,27]对比研究了石墨烯尺寸的不同对环氧树脂复合材料性能的影响，发现在相同添加量的情况下，石墨烯尺寸的减小可以进一步提高复合材料的性能。T.Zhou等人[28]在环氧树脂基体中添加石墨纳米片和碳化硅微米颗粒，发现12%的石墨纳米片添加量和71.7%的碳化硅添加量可以使环氧树脂热导率达到最大，分别为纯环氧树脂热导率的6.3倍和20.7倍。当将7wt%石墨纳米片和53wt%碳化硅颗粒以混合物形式添加进环氧树脂中时，发现热导率提高了26.1倍。S.L.Qiu等人[29]制备研究了氧化石墨烯环氧树脂基复合材料的固化行为，发现氧化石墨烯中羟基和羧基的存在能够促进环氧树脂的固化反应。Wang等人[30]制备研究了氧化石墨烯环氧树脂基复合材料，发现在环氧树脂基体中加入氧化石墨烯可使材料的热膨胀系数显著降低，当向环氧树脂中添加5%的氧化石墨烯时，复合材料的热膨胀系数（CTE）降低了31.7%。Wang等人[31]将共价功能化的石墨烯与环氧树脂复合，发现1wt%加入量的石墨烯就能使复合材料的热分解温度从314℃提高到334℃。Chatterjee等人[32]将氨基功能化的石墨纳米片均匀分散在环氧树脂基体中，发现2wt%的石墨纳米片加入量可使复合材料的热导率提高36%。
1.5 其它石墨烯聚合物基复合材料
Laura J Romasanta等人[33]制备出以聚硅氧烷为基体的功能化石墨烯增强复合材料，发现少量石墨烯的存在就能显著提高复合材料的力学及介电性能，功能化处理后的石墨烯有助于其在聚硅氧烷基体中的分散。许志献等人[34]将预先经过表面改性的氧化石墨烯加入到聚丙烯腈基体中并形成复合材料，发现氧化石墨烯的加入会降低聚丙烯腈的结晶度，但热稳定性有所提高。Tapas Kuila等人[35]将经过表面功能化处理的石墨烯添加到乙烯醋酸乙烯共聚体中，发现表面功能化的石墨烯相比于原始的石墨烯能够更好地均匀分散于聚合物基体中，进一步研究发现向聚合物基体中添加8%的功能化石墨烯可以显著提高复合材料的热稳定性。姜坤等人[36]将经聚合物表面改性的氧化石墨烯加入到聚苯乙烯中，发现氧化石墨烯的加入使聚苯乙烯的玻璃化转变温度（Tg）降低了3 ~11℃，而最大热失重温度则升高了10 ~15℃。徐伟华等人[37]通过不同方法制备出以酚醛树脂为基体的氧化石墨烯增强复合材料，对比研究了不同制备方法对所得复合材料热性能的影响，发现通过原位聚合法制备的复合材料初始热分解温度比纯的酚醛树脂提高了43.8℃，而通过球磨法制备的复合材料玻璃化转变温度（Tg）则提高了7.9℃。Bao等人[38]向聚乙酸乙烯酯基体中添加石墨烯，并利用静电纺丝技术制备复合材料，发现仅仅向聚合物基体中加入0.07%的石墨烯就能使复合材料的初始热分解温度提高2 ~8℃，使最大热分解温度提高20 ~90℃。
1.6 论文工作内容、目的及意义
目前，实验室中进行的大多数有关石墨烯增强复合材料热性能的影响的研究主要集中在氧化石墨烯（GO）和石墨纳米片（GONPs）身上。然而，有关石墨烯的不同层数对环氧树脂热性能的影响的研究少之又少。因此，本文通过制备两种不同石墨烯基（GONPs和MGO）环氧树脂复合材料，并利用FTIR光谱、FE-SEM、WAXD和DSC分析分别对这两种石墨烯基材料的表面化学性质、形貌结构及固化行为进行了表征，对比研究了GONPs和MGO对DGEBA/EMI-2,4体系固化行为在初始固化阶段及后固化阶段的影响，系统研究所得环氧树脂复合材料的热性能，包括热导率、热降解、热膨胀等，分析了其内在机理和影响因素。通过本次实验，理解不同层数的石墨烯对环氧树脂复合材料热性能的影响规律。这对如何选择不同层数的GO基纳米材料来满足各种应用需求是有一定研究价值的。