欧源科毕业论文答辩

1、液晶聚氨酯接枝氧化石墨液晶聚氨酯接枝氧化石墨/环氧树环氧树脂复合材料的制备及性能研究脂复合材料的制备及性能研究 导 师:陆绍荣答辩人:欧源科专 业:高分子材料与工程论文内容论文内容前言前言实验部分实验部分表征分析表征分析结论结论12341前言前言1.1树脂基复合材料树脂基复合材料 树脂基复合材料（Resin Matrix Composite）也称纤维增强材料（Fiber Reinforced Plastics）。目前，随着复合材料工业的迅速发展，树脂基复合材料正凭借它本身固有的轻质高强、成型方便、不易腐蚀、质感美观等优点，越来越受到人们的青睐 。1前言前言1.2 环氧树脂及其改性环氧树脂及其改

2、性1.2.1环氧树脂环氧树脂 优点：优点：由于环氧树脂具有优异的粘接性能、耐磨蚀性、力学性能、化学稳定性、电器绝缘性，以及收缩率低、易加工成型、较好的应力传递和成本低廉 缺点缺点：内应力大、质脆、耐疲劳性、耐热性、耐冲击性差等不足，导致剥离强度、剪切强度较差、开裂应变低等诸多缺点1前言前言1.2.2环氧树脂的改性方法环氧树脂的改性方法 橡胶类弹性体增韧环氧树脂 热塑性塑料增韧环氧树脂 热致液晶聚合物(TLCP)增韧环氧树脂 柔性链段固化剂增韧环氧树脂 无机纳米材料改性环氧树脂 互穿网络(IPN)结构的环氧树脂体系 聚氨酯改性环氧树脂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、墨烯是一种单层碳原子紧密堆积而形成的炭质新材料，是构建其他维数碳质材料的基本结构单元。 其厚度只有0.335nm，是目前世界上最薄的二维材料。 石墨烯具有优异的力学、热学和电学性能：强度达130GPa，比世界上最好的钢高出100倍，是目前强度最高的材料；热导率可达5000Wm-1K-1，是金刚石的3倍；石墨烯载流子迁移率则高达15000cm2V-1S-1，是商用硅片的10倍以上。 超大的比表面积（2630m2/g）、室温量子霍尔效应和良好的铁磁性。1前言前言图1 氧化石墨烯的示意图 1前言前言1.4 液晶高分子复合材料液晶高分子复合材料 液晶高分子复合材料将液晶高分子的特性，如链刚性，大的长径

4、比，高取向性，优秀的耐热性等和其他复合成分的有用性质结合起来，有利于改善材料的性能，扩大材料的应用领域。 3 实验部分实验部分2.1 液晶聚氨酯的制备液晶聚氨酯的制备 图2 液晶聚氨酯的合成路线2 实验部分实验部分2.2 氧化石墨烯（氧化石墨烯（GO）的合成）的合成 图3 氧化石墨烯 2 实验部分实验部分2.3 液晶聚氨酯接枝氧化石墨液晶聚氨酯接枝氧化石墨图4 GO-LC的合成路线 2 实验部分实验部分2.4 GO-LC/环氧树脂复合材料的制备环氧树脂复合材料的制备 制备含kwt%（k=1,3,5,7）的GO-LC复合材料 3 表征分析表征分析 图5 GO和GO-LC的红外光谱图 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 图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 图7 GO及GO-LC的WAXD衍射图 3 表征分析表征分析3.4 GO-LC/EP复合材料的复合材料的TGA分析分析图8 GO-LC/EP复合材料的TGA分析 3 表征分析表征分析3.5 GO-LC/环氧树脂的环氧树脂的WAXD分析分析图9 GO-LC/环氧树脂的WAXD衍射图 3 表征分析表征分析3.6 GO-LC/E-51复合材料的力学性能复合材料的力学性能表1 GO-LC/E-51复合材料的力学性能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)分析分析图10 环氧树脂复合材料的动态热力学分析(A) 储能模量 (E) and (B) 损耗因子 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复合材料的微观形态分析复合材料的微观形态分析 (a) Neat epoxy (b) 1wt% GO-LC (c) 3wt%GO-LC (d)5wt% GO-LC (e)7wt% GO-LC图11 GO-LC/E-51复合材料的扫描电镜图 4 结论结论u（1

8、）结构上氧化石墨烯成功的接枝了液晶聚氨酯，两者实现性能互补。u（2）当GO-LC含量为3wt%时，复合材料的冲击强度提高到32.30kJ/m2，是纯环氧树脂体系的1.85倍左右；拉伸强度和弯曲强度以及弹性模量最高分别提高了1.67倍、1.65倍、1.38倍。u（3）改性后复合材料的起始分解温度相对纯环氧树脂高出10-15oC，材料的热性能得到了很大的提高。此外，复合材料储能模量随着GO-LC含量的增加而增加，在GO-LC含量为3wt%时玻璃化转变温度比纯环氧树脂提高了10oC。4 结论结论u（4）扫描电镜图表明：GO-LC的加入使材料在断裂过程中产生了塑性形变，裂纹在扩展过程中，垂直于扩展方向的裂纹吸收更多的冲击能，冲击强度得以大幅增加，并且断面形成后，断裂面上的弹性分子将产生弹性回复及断裂韧窝，增韧作用明