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碳纤维增强环氧树脂(CF//EP)具有质轻、高比强和高比刚等特点,在民用、军用领域上的应用愈加广泛。但是CF/EP的一些性能依然不理想,难以满足应用要求,有待对CF/EP进行改性。目前研究表明,石墨烯基材料(石墨烯(GR)、氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(rGO))以其独特的结构与性能,在改性CF/EP方面成效颇佳,因此,研究GR,GO和rGO对CF/EP的改性作用具有深远的意义。本文利用这3种石墨烯基材料制备改性CF/EP复合材料,研究:(1)石墨烯基材料的氧化程度对改性CF/EP的性能影响;(2)不同尺寸的GO对改性CF/EP的性能影响;(3)三维还原氧化石墨烯(3D-rGO)改性CF/EP的初探。具体包括以下三部分内容:(1)利用航空级耐高温环氧树脂5284作为基体,研究不同氧基团含量的石墨烯基材料(GR、rGO、GO)对改性CF/EP的热性能、力学性能、电性能的影响。结果表明,GR、rGO及GO的加入,降低了改性树脂的最大反应放热峰温度,缩短了改性树脂体系达到一定交联程度所需的时间,以GO的影响最为显著。添加0.2wt%的rGO和GO对改性CF/EP的玻璃化转变温度有明显的提高。0.2wt%GO/EP提升了改性CF/EP的层间剪切强度,而添加0.2wt%GR和0.2wt%rGO的改性CF/EP发生了下降。0.2wt%rGO显示对改性CF/EP的导电性能具有最好的改善作用,其次为0.2wt%GR和0.2wt%GO。(2)采用GO-1(GO-1为大尺寸GO)和GO-2(GO-2为小尺寸GO)对CF/EP进行改性,以研究改性复合材料的热固化等性能为基础,主要分析GO的尺寸大小对复合材料湿热处理前后的性能影响。结果表明,GO-1和GO-2有助于提升改性CF/EP的玻璃化转变温度(Tg),且能够保持湿热处理后的Tg。常态下,0.2wt%GO-2/CF/EP的Tg提高最为明显;湿热处理后,虽然GO-1和GO-2改性CF/EP的Tg自身保持率低,但在含量为O.1wt%和0.2wt%的情况下,依然与CF/EP的Tg相当。含量为O.1wt%和0.2wt%的GO-1和GO-2有助于增强改性CF/EP湿热处理前后的层间剪切性能。常态下,0.1wt%GO-2/CF/EP的层间剪切强度最高;湿热处理后,0.2wt%GO-l/CF/EP的层间剪切强度最高,保持率也是改性复合材料中最高的。(3)制备3D-rGO/CF和3D-rGO/CF/EP,观察微观形貌。结果表明,外力压制3D-rGO/CF前,rGO贴附在CF上,上层的3D-rGO呈三维网络状态;外力压制3D-rGO/CF后,三维结构得以保持,这给EP能完成浸胶提供了可能。观察3D-rGO/CF/EP微观形貌,发现EP在3D-rGO间、CF间以及3D-rGO/CF界面处的浸胶情况良好,CF上由改性前的光滑面变为贴附rGO/EP层的粗糙面。