歐源科畢業(yè)論文答辯

1、液晶聚氨酯接枝氧化石墨液晶聚氨酯接枝氧化石墨/環(huán)氧樹環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備及性能研究脂復(fù)合材料的制備及性能研究 導(dǎo) 師:陸紹榮答辯人:歐源科專 業(yè):高分子材料與工程論文內(nèi)容論文內(nèi)容前言前言實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分表征分析表征分析結(jié)論結(jié)論12341前言前言1.1樹脂基復(fù)合材料樹脂基復(fù)合材料 樹脂基復(fù)合材料（Resin Matrix Composite）也稱纖維增強(qiáng)材料（Fiber Reinforced Plastics）。目前，隨著復(fù)合材料工業(yè)的迅速發(fā)展，樹脂基復(fù)合材料正憑借它本身固有的輕質(zhì)高強(qiáng)、成型方便、不易腐蝕、質(zhì)感美觀等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的青睞 。1前言前言1.2 環(huán)氧樹脂及其改性環(huán)氧樹脂及其改

2、性1.2.1環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：由于環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的粘接性能、耐磨蝕性、力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性、電器絕緣性，以及收縮率低、易加工成型、較好的應(yīng)力傳遞和成本低廉 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：內(nèi)應(yīng)力大、質(zhì)脆、耐疲勞性、耐熱性、耐沖擊性差等不足，導(dǎo)致剝離強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度較差、開裂應(yīng)變低等諸多缺點(diǎn)1前言前言1.2.2環(huán)氧樹脂的改性方法環(huán)氧樹脂的改性方法 橡膠類彈性體增韌環(huán)氧樹脂 熱塑性塑料增韌環(huán)氧樹脂 熱致液晶聚合物(TLCP)增韌環(huán)氧樹脂 柔性鏈段固化劑增韌環(huán)氧樹脂 無機(jī)納米材料改性環(huán)氧樹脂 互穿網(wǎng)絡(luò)(IPN)結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂體系 聚氨酯改性環(huán)氧樹脂1前言前言1.3 石墨烯及其氧化石墨烯石墨烯及其氧化石墨烯 石

3、墨烯是一種單層碳原子緊密堆積而形成的炭質(zhì)新材料，是構(gòu)建其他維數(shù)碳質(zhì)材料的基本結(jié)構(gòu)單元。 其厚度只有0.335nm，是目前世界上最薄的二維材料。 石墨烯具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)性能：強(qiáng)度達(dá)130GPa，比世界上最好的鋼高出100倍，是目前強(qiáng)度最高的材料；熱導(dǎo)率可達(dá)5000Wm-1K-1，是金剛石的3倍；石墨烯載流子遷移率則高達(dá)15000cm2V-1S-1，是商用硅片的10倍以上。 超大的比表面積（2630m2/g）、室溫量子霍爾效應(yīng)和良好的鐵磁性。1前言前言圖1 氧化石墨烯的示意圖 1前言前言1.4 液晶高分子復(fù)合材料液晶高分子復(fù)合材料 液晶高分子復(fù)合材料將液晶高分子的特性，如鏈剛性，大的長徑

4、比，高取向性，優(yōu)秀的耐熱性等和其他復(fù)合成分的有用性質(zhì)結(jié)合起來，有利于改善材料的性能，擴(kuò)大材料的應(yīng)用領(lǐng)域。 3 實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分2.1 液晶聚氨酯的制備液晶聚氨酯的制備 圖2 液晶聚氨酯的合成路線2 實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分2.2 氧化石墨烯（氧化石墨烯（GO）的合成）的合成 圖3 氧化石墨烯 2 實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分2.3 液晶聚氨酯接枝氧化石墨液晶聚氨酯接枝氧化石墨圖4 GO-LC的合成路線 2 實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分2.4 GO-LC/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備 制備含kwt%（k=1,3,5,7）的GO-LC復(fù)合材料 3 表征分析表征分析 圖5 GO和GO-LC的紅外光譜圖 3.1 FT

5、-IR分析分析3 表征分析表征分析3.2 GO及GO-LC的TGA分析 圖6 GO及GO-LC的TGA分析 3 表征分析表征分析3.3 GO及及GO-LC的的WAXD分析分析 圖7 GO及GO-LC的WAXD衍射圖 3 表征分析表征分析3.4 GO-LC/EP復(fù)合材料的復(fù)合材料的TGA分析分析圖8 GO-LC/EP復(fù)合材料的TGA分析 3 表征分析表征分析3.5 GO-LC/環(huán)氧樹脂的環(huán)氧樹脂的WAXD分析分析圖9 GO-LC/環(huán)氧樹脂的WAXD衍射圖 3 表征分析表征分析3.6 GO-LC/E-51復(fù)合材料的力學(xué)性能復(fù)合材料的力學(xué)性能表1 GO-LC/E-51復(fù)合材料的力學(xué)性能GO-LCCo

6、ntent(wt%) Impactstrength(kJ/m2) Tensilestrength(MPa) Flexuralstrength(MPa) Flexuralmodulus(MPa) 017.4956.8779.352140130.1094.81131.052880332.3071.041322955517.2338.72103.502375711.8538.66112.9024253 表征分析表征分析3.7 Dynamic mechanical analysis (DMA)分析分析圖10 環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)熱力學(xué)分析(A) 儲(chǔ)能模量 (E) and (B) 損耗因子 50100

7、15020025005001000150020002500 Storage Modulus(MPa)Temperature(oC) Neat epoxy 1 wt% GO-LC/epoxy 3 wt% GO-LC/epoxy 5 wt% GO-LC/epoxy 7 wt% GO-LC/epoxy3 表征分析表征分析3.8 GO-LC/E-51復(fù)合材料的微觀形態(tài)分析復(fù)合材料的微觀形態(tài)分析 (a) Neat epoxy (b) 1wt% GO-LC (c) 3wt%GO-LC (d)5wt% GO-LC (e)7wt% GO-LC圖11 GO-LC/E-51復(fù)合材料的掃描電鏡圖 4 結(jié)論結(jié)論u（1

8、）結(jié)構(gòu)上氧化石墨烯成功的接枝了液晶聚氨酯，兩者實(shí)現(xiàn)性能互補(bǔ)。u（2）當(dāng)GO-LC含量為3wt%時(shí)，復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度提高到32.30kJ/m2，是純環(huán)氧樹脂體系的1.85倍左右；拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度以及彈性模量最高分別提高了1.67倍、1.65倍、1.38倍。u（3）改性后復(fù)合材料的起始分解溫度相對(duì)純環(huán)氧樹脂高出10-15oC，材料的熱性能得到了很大的提高。此外，復(fù)合材料儲(chǔ)能模量隨著GO-LC含量的增加而增加，在GO-LC含量為3wt%時(shí)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比純環(huán)氧樹脂提高了10oC。4 結(jié)論結(jié)論u（4）掃描電鏡圖表明：GO-LC的加入使材料在斷裂過程中產(chǎn)生了塑性形變，裂紋在擴(kuò)展過程中，垂直于擴(kuò)展方向的裂紋吸收更多的沖擊能，沖擊強(qiáng)度得以大幅增加，并且斷面形成后，斷裂面上的彈性分子將產(chǎn)生彈性回復(fù)及斷裂韌窩，增韌作用明