石墨烯在环氧树脂中的应用

氧化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料的性能任志东, 郝思嘉, 邢 悦, 杨 程, 戴圣龙（中国航发北京航空材料研究院，北京 100095）摘要：采用机械研磨的方法制备氧化石墨烯（GO ）改性环氧树脂（GH81），利用光学显微镜对GO 在环氧树脂（H81）中的分散情况进行分析，通过流变仪和差示扫描量热仪对H81和GH81的热熔行为和固化行为进行表征。

结果表明：GO 均匀分散在基体树脂中，GO 的加入不影响基体树脂的熔融黏度和固化条件；以GH81为基体树脂的碳纤维复合材料GH81-300的0°方向拉伸强度、弯曲强度和压缩强度分别为2270 MPa 、2239 MPa 和1529 MPa ，分别较未添加GO 时提高了6.4%、7.2%和7.1%。

关键词：氧化石墨烯；环氧树脂；热熔预浸料；碳纤维复合材料doi ：10.11868/j.issn.1005-5053.2018.000142中图分类号：O633.13；TB332 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2019)02-0025-08环氧树脂基碳纤维复合材料具有高比强度、高比模量及力学性能可设计等优点，已成为制作轻质高性能结构件的理想材料，并在航空航天领域获得了广泛的应用[1-3]。

由基体树脂（环氧树脂、固化剂）和增强纤维等组成的预浸料，是制造环氧树脂基碳纤维复合材料及制件的中间材料，其品质直接影响复合材料制件的性能[4]。

预浸料中基体树脂的黏度-温度特性是决定预浸料的黏性、铺贴性等操作性能优劣的关键因素，而基体树脂的固化行为则决定了预浸料的储存期和成型温度[5-6]。

氧化石墨烯（GO ）作为石墨烯的一种衍生材料，不仅具有二维片状结构和大的比表面积，而且表面分布有大量的羟基、羧基和环氧基等反应性官能团，能够与复合材料发生化学键结合，实现对复合材料的增强改性[7-10]。

因此，GO 和环氧树脂基碳纤维复合材料的有机结合，能够进一步提高复合材料的性能，为新一代航空飞行器的研制提供新材料支持。

石墨烯及其在涂料中的应用石墨烯是一种由碳原子构成的二维材料，具有极高的导电性、热导性和力学强度，因此在涂料行业中具有广泛的应用前景。

石墨烯在涂料中的应用主要体现在以下几个方面：1. 抗腐蚀性能：石墨烯涂料能够有效保护基材不受腐蚀。

由于石墨烯具有极高的导电性，可以形成一层致密的保护膜，阻隔外界的氧、水和其他腐蚀性物质的侵蚀，提高涂层的耐腐蚀性能。

2. 导电性能：石墨烯具有极高的导电性，可以用于制备导电涂料。

传统的防静电涂料通常含有金属颗粒，但这会导致涂层厚度增加，影响外观和性能。

而石墨烯涂料可以在涂层中加入少量的石墨烯颗粒，就能够显著提高涂层的导电性能，同时保持较薄的涂层厚度。

3. 热导性能：石墨烯具有极高的热导性，可以用于制备具有优异散热性能的涂料。

在一些特殊应用场景下，需要涂层能够快速将热量传导出去，以保护基材或提高设备的工作效率。

石墨烯涂料的热导性能可以满足这些需求，使涂层具有更好的散热性能。

4. 增强力学性能：石墨烯具有出色的力学强度，可以用于增强涂料的力学性能。

在一些需要涂层具有较高硬度、耐磨性和抗刮擦性能的场合，可以将石墨烯添加到涂料中，以提高涂层的力学性能。

5. 光学性能：石墨烯具有极高的光吸收率和光散射率，可以用于制备具有特殊光学效果的涂料。

例如，可以利用石墨烯的特殊光学性质制备出具有抗紫外线功能的涂料，用于户外建筑物的保护；还可以制备出具有特殊纹理和光泽效果的涂料，用于室内装饰。

石墨烯在涂料行业中具有广泛的应用前景。

通过将石墨烯添加到涂料中，可以改善涂料的抗腐蚀性能、导电性能、热导性能、力学性能和光学性能，从而提高涂层的整体性能和使用寿命。

随着石墨烯技术的不断发展和成熟，相信石墨烯涂料将会在未来得到更广泛的应用。

石墨烯改性UV固化双酚A环氧丙烯酸树脂性能的研究魏燕彦;王虎【摘要】以双酚A环氧丙烯酸酯为预聚物,制备了液态UV固化树脂,并将石墨烯分散于液态UV固化树脂中,研究了石墨烯对树脂性能的改进,同时与炭黑改性树脂进行了平行对比.结果表明:透射电镜观察到质量分数为0.025％的炭黑在液态UV固化树脂中发生团聚,炭黑改性后树脂拉伸强度下降了32.8％,弯曲模量下降了46.88％,改性效果差;而透射电镜显示石墨烯在液态UV固化树脂中的分散效果较好,经石墨烯改性后的UV固化树脂拉伸强度提高了8.39％,弯曲模量下降了46.79％,表明石墨烯对液态UV固化树脂具有增强增韧的作用.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2016(046)006【总页数】6页(P12-16,27)【关键词】石墨烯;炭黑;UV固化;环氧丙烯酸酯【作者】魏燕彦;王虎【作者单位】青岛科技大学高分子科学与工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学高分子科学与工程学院,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】TQ630.4石墨烯（PG）是由碳原子以sp2杂化互相连接组成的二维片状纳米材料［1］，单层石墨烯的理论厚度为0.335 nm，是目前发现的最薄的二维材料［2－3］。

石墨烯的特殊结构使其具有优良的物理性能，强度高达130 GPa，是目前发现的力学性能最好的材料之一；导热率约为5 000 W／（mK），是优良的导热体［4］；另外，石墨烯还具有分数量子霍尔效应等一系列性质［5］。

良好的物理性能及极大的比表面积使其适合高性能复合材料的开发［6］，如，Wajid 等［7］用石墨烯改性环氧树脂，使其强度、模量分别提高了38%、37%。

双酚A环氧丙烯酸酯（EA）是典型的刚性光固化树脂，固化后具有良好的硬度、光泽、耐热性和化学稳定性等优点［8－10］。

但是，双酚 A环氧丙烯酸酯刚性结构含量高，固化后存在柔韧性差、脆性高的缺点，因此，为了改善其固化后的缺点，常对其进行改性。

石墨烯复合材料的制备、性能与应用摘要：纳米科学技术是当今社会科学中一个重要的研究话题。

它是现代科学技术的重要内容，也是未来技术的主流。

是基础研究与应用探索紧密联系的新兴高尖端科学技术。

石墨烯具有独特的结构和优异的电学、热学、力学等性能,自从2004年被成功制备出来,一直是全世界范围内的一个研究热点。

由于石墨烯具有巨大的表面体积比和独特的高导电性等特性,石墨烯及其复合材料在电化学领域中有着诱人的应用前景,因此,石墨烯材料的制备及其在电化学领域应用的研究是石墨烯材料研究的一个重要领域。

综述了石墨烯与石墨烯复合材料的制备及其在超级电容器、锂离子电池、太阳能电池、燃料电池等电化学领域中应用的研究现状,展望了石墨烯材料的制备及其在电化学领域应用的未来发展前景。

关键词;复合材料纳米材料石墨烯正文;一，石墨烯复合材料的制备石墨烯是2004年才被发现的一种新型二维平面复合材料，其特殊的单原子层决定了它具有丰富而新奇的物理性质。

研究表明，石墨烯具有优良的电学性质，力学性能及可加工性。

石墨烯复合材料的制备是石墨烯研究领域的一个重要的课题，如何简单，快速，绿色地制备其复合材料，而又采用化学分散法大量制备氧化石墨烯,并采用直接共混法制备氧化石墨烯/酚醛树脂纳米复合材料。

通过AFM、SEM、FT-IR、TG等对其进行表征,结果表明,氧化石墨烯完全剥离,并在基体中分散均匀,而且两者界面相容性好,提高了复合材料的热稳定性。

通过高温热处理使复合材料薄膜在兼顾形貌的同时实现导电,当氧化石墨烯含量为2%(质量分数)时,其导电率为96.23S/cm。

采用原位乳液聚合和化学还原法制备了石墨烯和聚丙乙烯的复合材料。

研究表明PS微球通过公家方式连接到石墨烯的表面。

通过PS微球修饰后的石墨烯在氯仿中变现良好的分散性。

制备的复合材料具有优良的导电性，同时PS的玻璃化温度的热稳定性得到了提高。

本研究所提出的方法具有环境友好高效的特点，渴望被采用到其他聚合物和化合物来修饰石墨烯。

石墨烯类材料对环氧树脂的增韧及其机理研究石墨烯类材料对环氧树脂的增韧及其机理研究近年来，随着社会的发展和进步，人们对加工性能越来越高的材料的需求也日益增加，它提供了全新的强化和功能材料的发展机会。

随着材料科学的发展和进步，石墨烯类材料受到了越来越多的关注。

石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维物质，具有苛刻的物理性能，如弹性、高抗拉强度和抗热性等。

因此，将石墨烯加入环氧树脂材料中，可以极大地提高环氧树脂材料的性能。

首先，我们来讨论石墨烯类材料对环氧树脂材料的增强机理。

实验表明，将石墨烯类材料添加到环氧树脂中，具有增强机理的主要原因有三：首先，石墨烯的高抗拉强度可以提高环氧树脂的抗拉强度；其次，石墨烯的超高疲劳强度和恒定弹性模量可以提高环氧树脂的减振性能；最后，石墨烯的高抗冲击性能可以降低环氧树脂的抗冲击性能。

其次，我们来讨论石墨烯类材料对环氧树脂材料增韧的方法。

实验表明，通过改变石墨烯的形貌和尺寸可以改善环氧树脂的增韧性能。

此外，还可以在结构的不同部位使用不同尺寸的石墨烯，这些结构的不同部位可以起到自适应性调整的作用，使得石墨烯在结构中扮演自适应性调整的角色，从而更好地保证环氧树脂材料的增韧性能。

最后，我们来讨论石墨烯类材料对环氧树脂材料增韧的技术方案。

实验表明，将石墨烯以常规加工工艺技术混合到环氧树脂中，可以有效地改善环氧树脂材料的加工性能和耐久性。

此外，还可以通过超声波处理，对石墨烯的形貌和尺寸进行有序控制，使石墨烯的排列恒定，进而提高环氧树脂材料的增韧性。

在实际操作中，可以针对石墨烯加工工艺结合合理的技术方案，以提高环氧树脂材料的增韧性能。

综上所述，石墨烯类材料在环氧树脂材料中的应用可以大大改善环氧树脂材料的性能，其中最重要的原因是其高强抗拉强度、恒定弹性模量和高抗冲击能力，而且可以通过改变石墨烯的形貌和尺寸来改善环氧树脂材料的增韧性能，此外，还可以通过超声波处理来调整石墨烯的形貌和尺寸，可以提高环氧树脂材料的增韧性能。

《石墨烯基复合防腐涂料的制备及性能研究》篇一一、引言随着工业技术的快速发展，防腐涂料在工业领域的应用越来越广泛。

而传统的防腐涂料由于性能上的限制，已经无法满足现代工业对于防腐性能、环保性能以及使用寿命等方面的要求。

因此，研究和开发新型的高性能防腐涂料成为了当前研究的热点。

石墨烯作为一种新型的二维材料，具有优异的物理和化学性能，被广泛应用于防腐涂料的研究中。

本文旨在研究石墨烯基复合防腐涂料的制备方法及其性能，以期为新型防腐涂料的开发提供参考。

二、石墨烯基复合防腐涂料的制备1. 材料准备本实验采用石墨烯、环氧树脂、防锈颜料、溶剂等材料制备石墨烯基复合防腐涂料。

其中，石墨烯作为主要的功能材料，环氧树脂作为基体，防锈颜料和溶剂起到改善涂料性能的作用。

2. 制备过程（1）将石墨烯进行表面处理，以提高其在环氧树脂中的分散性；（2）将处理后的石墨烯与环氧树脂、防锈颜料等材料混合，搅拌均匀；（3）加入适量的溶剂，调节涂料的粘度和流动性；（4）将涂料进行真空脱泡处理，以消除涂料中的气泡；（5）将处理后的涂料进行包装，即得到石墨烯基复合防腐涂料。

三、石墨烯基复合防腐涂料的性能研究1. 防腐性能通过盐雾试验、浸泡试验等方法对石墨烯基复合防腐涂料的防腐性能进行研究。

实验结果表明，添加石墨烯的涂料具有优异的防腐性能，能够有效抵抗盐雾、潮湿等环境对金属基材的腐蚀。

与传统的防腐涂料相比，石墨烯基复合防腐涂料的防腐性能有了显著的提高。

2. 物理性能通过涂层硬度测试、附着力测试等方法对石墨烯基复合防腐涂层的物理性能进行研究。

实验结果表明，该涂料具有较高的涂层硬度和良好的附着力，能够满足实际使用的要求。

3. 耐候性能通过人工加速老化试验等方法对石墨烯基复合防腐涂料的耐候性能进行研究。

实验结果表明，该涂料具有良好的耐候性能，能够在恶劣的环境下保持较好的性能稳定性。

四、结论本文研究了石墨烯基复合防腐涂料的制备方法及其性能。

实验结果表明，该涂料具有优异的防腐性能、物理性能和耐候性能，能够满足实际使用的要求。

《胺基化石墨烯制备及其在水性环氧防腐涂料中的应用》篇一一、引言随着环境保护意识的日益增强，水性涂料因其低污染、低毒性、环保等优点逐渐成为涂料领域的研究热点。

其中，水性环氧防腐涂料以其优异的防腐性能和良好的装饰效果在工业防腐领域得到了广泛应用。

然而，传统的水性环氧防腐涂料仍存在耐磨性、耐候性及防腐性能的不足。

为了进一步提高其性能，研究人员将目光投向了新型的纳米材料，如胺基化石墨烯。

本文旨在研究胺基化石墨烯的制备及其在水性环氧防腐涂料中的应用，为水性环氧防腐涂料的性能提升提供新的思路。

二、胺基化石墨烯的制备1. 材料与方法胺基化石墨烯的制备主要采用化学气相沉积法（CVD）和化学还原法相结合的方法。

首先，通过CVD法在铜箔上制备出高质量的石墨烯薄膜；然后，通过氧化和胺基化反应将胺基（如-NH2）引入石墨烯表面；最后，经过高温热处理或化学还原法去除铜箔并还原石墨烯。

2. 制备过程及原理制备过程中，首先将石墨粉进行氧化处理，使其表面含有丰富的含氧官能团。

然后，在高温条件下，利用CVD法在铜箔上生长出石墨烯薄膜。

接着，通过化学反应将胺基引入石墨烯表面，形成胺基化石墨烯。

最后，经过高温热处理或化学还原法去除铜箔并还原石墨烯，得到纯净的胺基化石墨烯。

三、胺基化石墨烯在水性环氧防腐涂料中的应用1. 胺基化石墨烯的分散与改性将制备好的胺基化石墨烯加入到水性环氧树脂中，通过高速搅拌和超声波分散技术使其均匀分散在涂料中。

为了提高其与环氧树脂的相容性，还可采用偶联剂进行表面改性。

2. 涂料的制备与性能测试将经过分散和改性的胺基化石墨烯与水性环氧树脂混合均匀，再加入其他助剂如分散剂、成膜助剂等，搅拌均匀后即可得到胺基化石墨烯水性环氧防腐涂料。

通过实验测试其性能，包括干燥时间、附着力、硬度、耐磨性、耐候性及防腐性能等。

四、实验结果与分析通过实验发现，添加了胺基化石墨烯的水性环氧防腐涂料在各方面性能上均有显著提升。

其干燥时间缩短，附着力增强，硬度、耐磨性和耐候性均有所提高。

石墨烯的功能化改性及应用研究石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有出色的物理、化学和机械性能。

自2004年被成功分离以来，石墨烯在能源、材料、生物医学等领域的应用引起了广泛。

然而，石墨烯的化学稳定性、生物相容性以及在水溶液中的分散性等问题限制了其广泛应用。

因此，对石墨烯进行功能化改性具有重要的实际意义。

功能化改性是提高石墨烯应用性能的有效途径。

改性的方法主要包括氧化、还原、官能团化、共价键合等。

通过这些方法，可以改变石墨烯的表面性质、水溶性、分散性等，以满足不同应用场景的需求。

氧化石墨烯是一种常见的石墨烯衍生物，通过在石墨烯表面引入羟基、羧基等基团，提高其水溶性和分散性。

还原氧化石墨烯则是在氧化石墨烯的基础上，通过还原剂将氧化基团还原为氢基团，以恢复石墨烯的导电性能。

官能团化石墨烯是通过化学反应在石墨烯表面引入特定官能团，如氨基、巯基等。

这些官能团可以与其它分子或离子反应，实现对石墨烯功能的进一步拓展。

共价键合则是通过在石墨烯表面引入功能化的基团，实现与其他分子或材料的键合。

经过功能化改性后，石墨烯在各个领域的应用研究得到了广泛开展。

在电子领域，功能化石墨烯可用于制作透明导电膜、场效应晶体管、储能器件等。

在纳米制备领域，功能化石墨烯可用于制备纳米药物、纳米催化剂、纳米传感器等。

在复合材料领域，功能化石墨烯可用于增强金属、陶瓷、高分子等材料，提高其力学、电磁、热学等方面的性能。

功能化石墨烯在能源、生物医学等领域也有广泛的应用前景。

尽管石墨烯的功能化改性和应用研究已经取得了显著的进展，但仍存在许多问题需要进一步探讨。

功能化改性的方法需要进一步完善，以提高石墨烯的性能和稳定性。

石墨烯的大规模制备和分离仍然是亟待解决的问题，需要开发更为高效和经济的方法。

石墨烯的生物相容性和生物活性需要进一步研究，以拓展其在生物医学领域的应用范围。

本文介绍了石墨烯的功能化改性及其应用研究。

通过氧化、还原、官能团化和共价键合等方法，可以改善石墨烯的性能和应用范围。

《胺基化石墨烯制备及其在水性环氧防腐涂料中的应用》篇一一、引言随着环保意识的日益增强，水性环氧防腐涂料因其低VOC （挥发性有机化合物）排放、良好的环保性能和优异的防腐效果而备受关注。

然而，为了进一步提高水性环氧防腐涂料的性能，引入新型纳米材料成为研究热点。

其中，胺基化石墨烯因其独特的结构和优异的性能，在水性环氧防腐涂料中的应用具有广阔的前景。

本文将重点介绍胺基化石墨烯的制备方法及其在水性环氧防腐涂料中的应用。

二、胺基化石墨烯的制备胺基化石墨烯的制备主要包括石墨烯的氧化、胺基化改性等步骤。

1. 石墨烯的氧化石墨烯的氧化是制备胺基化石墨烯的关键步骤。

常用的氧化方法包括强酸氧化法、Hummers法等。

这些方法通过引入含氧官能团（如羧基、羟基等）来提高石墨烯的亲水性和分散性。

2. 胺基化改性经过氧化的石墨烯表面含有大量的含氧官能团，通过与胺类化合物进行反应，可以实现石墨烯的胺基化改性。

常用的胺类化合物包括脂肪胺、芳香胺等。

改性后的石墨烯具有更好的亲水性和分散性，同时引入了胺基，提高了与水性环氧树脂的相容性。

三、胺基化石墨烯在水性环氧防腐涂料中的应用胺基化石墨烯的引入可以显著提高水性环氧防腐涂料的性能。

具体应用如下：1. 提高涂料的分散性和稳定性胺基化石墨烯具有优异的分散性和稳定性，可以有效地提高水性环氧防腐涂料的分散性和稳定性。

改性后的石墨烯在涂料中形成均匀的分散体系，防止了涂料在存储和使用过程中的沉降和团聚。

2. 增强涂层的机械性能和防腐性能胺基化石墨烯的加入可以显著提高涂层的机械性能和防腐性能。

石墨烯的优异力学性能和良好的导热性能使得涂层具有更高的硬度、韧性和耐磨性。

同时，石墨烯的化学稳定性和优异的屏障性能使得涂层具有更好的防腐性能，有效阻止了腐蚀介质对基材的侵蚀。

3. 改善涂层的耐候性能和抗老化性能胺基化石墨烯的引入还可以改善涂层的耐候性能和抗老化性能。

石墨烯的优异光学性能和热学性能使得涂层具有更好的抗紫外线、抗热性能，从而延长了涂层的使用寿命。