功能化石墨烯对环氧树脂的增强开题报告

1. 研究目的与意义

环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称，除个别外，它们的相对分子质量都不高。它是环氧氯丙烷与双酚a或多元醇的缩聚产物。双酚a型环氧树脂占环氧树脂总消费量的80%以上，其次是溴化双酚a型和酚醛型环氧树脂，其他特种环氧树脂消费量相对较小，但近年增长较快。1993年世界环氧树脂生产能力为130万吨，1996年递增143.5万吨，1999年为159.5万吨，2002年为186万吨，2005年201万吨，预计2011年可达到250万吨左右。目前国外大集团公司既注重产品质量，又注重新产品的开发，使之系列化、功能化。首先，在产品质量方面。国外环氧树脂产品质量普遍比较好，主要表现在以下几个方面：一是树脂色泽浅，液态树脂无色透明，固态树脂为纯白色；二是环氧当量变化幅度小；三是分子量比较集中；四是挥发物杂质含量低；五是水解率及na含量低。其次，在新产品开发方面，跨国公司根据市场需求的变化，及时改变生产策略。近年来已经开发和推广应用的特种树脂品种主要有溴代环氧树脂、双酚f环氧树脂、邻甲酚酚醛环氧树脂、脂环族环氧树脂及新型液晶环氧树脂等。发达国家环氧树脂应用技术成熟，应用领域十分广泛，其中高档涂料对环氧树脂的需求量超过其总需求量的一半。

目前国内环氧树脂的消费领域中所占比例最大的是涂料行业,约占总消费量的40%。环氧树脂涂料包括纯环氧树脂涂料和环氧树脂复合涂料,具有耐腐蚀、耐水耐热、耐冲击、附着力强等优点。预计2011-2016年,全球对工业涂料的需求将以3%的速度增长,其中中国的增长速度将达到7%。

由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂。其固化后的环氧树脂具备良好的物理和化学性能，对非金属和金属材料的表面具有优异的粘结强度，耐化学腐蚀性良好，硬度高，尺寸稳定性好，而且价格低廉，在航空航天、汽车以及电子器件等众多领域中应用广泛。环氧树脂在涂料中的应用占较大的比例，它能制成各具特色、用途各异的品种。其共性：耐化学品性优良，尤其是耐碱性。漆膜附着力强，特别是对金属。具有较好的耐热性和电绝缘性。但同时带来一个问题，上述导电填料用量越多，导电性越好，但不利于复合材料轻量化并降低材料的抗压强

2. 国内外研究现状分析

近年来，树脂基复合材料在工业领域得到广泛应用。石墨烯及其衍生物可通过引发聚合反应、引入柔性链段等方式实现对环氧树脂的改性，从而大幅提高环氧基复合材料的热性能、电性能、力学性能以及抗腐蚀性能。

1.1石墨烯增强环氧树脂复合材料的力学与摩擦学性能

纯环氧树脂固化后脆性大、耐磨性低、抗冲击性能差，难以满足汽车、机械、土木建筑等在重载、冲击等苛刻工况下的使用要求，因此需对其进行改性处理，提高其力学性能。通常采用添加纳米填料、引入柔性链段或构造半互穿网络的方式来实现对环氧树脂的改性。由于石墨烯优异的力学性能，在改性聚合材料方面潜力巨大，现成为许多工程领域研究的热点。

3. 研究的基本内容与计划

1. 氧化石墨稀的制备。

2. 改性氧化石墨烯的制备。将pei接枝到go表面，合成制备go-g-pei。

3. 寻找合适条件和工艺，制备石墨烯/环氧树脂复合材料。

4. 研究创新点

到目前为止，虽然采用的各种分散方法使得石墨烯在环氧树脂中的分散度有了一定的提高，但还不能散到石墨烯在树脂基体中充分分散。本课题的创新之处在现状的基础上，采取合理的制备方法使得石易烯充分分散在环氧树脂中，并测试其力学和热学性能，并在实验基础上尝试对其作为树脂增强体增易机制提出合理的解释。