石墨烯,环氧树脂胺类,复合体系等温固化动力学..doc

湖北汽车工业学院科技学院 毕业设计（论文） 课题名称：石墨烯/环氧树脂/胺类复合体系等温固化动力学 指导老师：XX 学生姓名：XX 班级：XX 学号：XX 专业：材料科学与工程（高分子） 时间：2013年5月 摘要 本文主要采用等温差示扫描热量法（DSC）研究石墨烯/环氧树脂复合体系在80℃、90℃、100℃、110℃、120℃下的固化过程，用Kamal模型拟合方法研究石墨烯/环氧树脂固化过程，并求出反应中的活化能和反应级数等动力学参数，探讨石墨烯对环氧树脂固化行为的影响。实验结果表明，石墨烯对环氧树脂的固化有抑制作用，使得反应的速率有所降低。 关键词：环氧树脂；石墨烯；固化反应；动力学；等温DSC Abstract This paper mainly using isothermal differential scanning calorimetry (DSC) study of graphene / epoxy resin composite curing process at 80 ℃, 90 ℃, 100 ℃, 110 ℃, 120 ℃, research of graphene / epoxy resin curing process by using fitting method of Kamal model, and calculate the activation reaction of energy and some kinetics parameters including the reaction order, to explore the effect of graphene on the curing behavior of epoxy resin. The experimental results showed that the curing of epoxy resin, graphene inhibitory effect,it makes the reaction rate decreased目录 摘要 1 ABSTRACT 1 目录 2 第1章 概述 3 1.1本课题的研究背景及意义 3 1.2树脂的选择 4 1.3固化选择 5 1.4固化阶段 5 1.5石墨烯 6 1.6环氧树脂/石墨烯纳米复合材料 9 1.7环氧树脂的动力学研究基本理论 11 1.8本课题采用的方法 11 第二章 实验与测试 12 2.1 主要原材料 12 2.2仪器设备 12 2.3样品制备 12 2.4测试 13 第三章 数据处理及分析 14 3.1等温固化反应曲线 14 3.2Kamal模型拟合 17 3.3活化能 20 结论 23 致谢 24 参考文献 25 第一章 概述 1.1 本课题的研究背景及意义 环氧树脂作为一种得到广泛应用的聚合物，关于其结构和性能的研究已经有了很多报到，其中使用差示扫描热量仪（DSC）研究其固化动力学是一种非常重要的手段，它对决定环氧树脂的加工工艺、反应条件以及生产配方等因素有着重要的作用。目前，已经有许多文献研究了碳纳米管（CNTs）、碳纳米纤维（CNFs）、膨胀石墨（EG）等分填料对环氧树脂固化反应的影响。 与CNTs和CNFs类似，石墨烯（GO）也有着优异的物理和化学性能，但石墨烯具有优异的导电、导热和力学性能，可作为制备高强导电复合材料的理想纳米填料，同时分散在溶液中的石墨烯也可与聚合物单体相混合进而经聚合形成复合材料体系，此外石墨烯的加入可赋予复合材料不同的功能性，不但表现出优异的力学和电学性能，且具有优良的加工性能，为复合材料提供了更广阔的应用空间。与纯的聚合物相比，石墨烯/聚合物复合材料的力学、热学、电学和阻燃性能均有显著提高，同时，石墨烯增强的聚合物复合材料的力学和电学性能均较黏土或者其他炭材料增强的聚合物基复合材料的性能优异。虽然CNTs的力学性能与石墨烯相当，但是研究发现，在热学和电学性能方面石墨烯是更好的纳米填料。然而，复合材料的物理化学性质与石墨烯片层在基体中的分散情况以及与基体间的相互作用力密切相关。结构完整的石墨烯是由不含任何不稳定键的苯六元环组合而成的二维晶体，化学稳定性高，其表面呈惰性状态，与其他介质（如溶剂等）相互作用较弱，且石墨烯片与片之间存在较强的范德华力，容易产生团聚，使其难溶于水和常用有机溶剂，这极大限制了石墨烯的进一步研究和应用。而石墨烯（GO）表面含有大量的含氧官能团，如羟基、羧基、环氧等，这些官能团使得石墨烯的改性与修饰成为可能；因此，石墨烯氧化物是大规模合成石墨烯的起点，也是实现石墨烯功能化的最为有效的途径之一，可通过将石墨烯作为新型填料来制备功能性纳米填料/聚合物复合材料，以改善纳米填料/聚合物复合材料的力