改性氧化石墨烯对环氧树脂固化行为及宏观性能的影响

柴涛

doi:10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2025.03.004

塑料科技 ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (03) : 18 -23. DOI: 10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2025.03.004

理论与研究

改性氧化石墨烯对环氧树脂固化行为及宏观性能的影响

柴涛 ¹^,²

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Effect of Modified Graphene Oxide on Curing Behavior and Macroscopic Properties of Epoxy Resin

Tao CHAI ¹^,²

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摘要

将十八烷基胺（ODA）和超支化聚酯（HBP）通过化学接枝的方式成功对氧化石墨烯（GO）进行改性，制备改性GO（GO-O和GO-H）。分别将改性前后的GO分散在不同溶剂（水、甲苯）中并静置3 d，考察改性前后GO在不同极性溶剂中的分散性。结果表明：GO的亲水性较强，亲油性差。由于在GO表面引入烷基链段，GO-O在水中的分散性变差，在非极性溶剂中的分散性变好。由于HBP支化分子结构以及多羟基的存在，GO-H在水中和极性溶剂中的分散性均不如GO-O。进一步将改性前后的GO加入环氧树脂（EP）中，制备一系列EP/GO复合材料，对比研究改性前后GO对EP固化行为、力学性能、动态力学性能的影响。结果表明：随着填料的加入，样品的固化温度降低，拉伸强度、断裂伸长率、玻璃化转变温度和储能模量均提高，改善幅度排序为EP/GO-H>EP/GO-O>EP/GO。GO-H的加入对EP复合材料性能的影响比GO-O更为显著，拉伸强度从纯EP的15.9 MPa提升至60.2 MPa，增加279%；断裂伸长率从纯EP的10.5%提升至17.9%，增加70.5%；储能模量从纯EP的1 186 MPa提升至1 703 MPa，提升幅度高达43.6%；玻璃化转变温度从纯EP的88.2 ℃提升至100.8 ℃。