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            真空干燥箱在石墨烯/MCPA復合材料的制備中的應用

            石墨烯的制備 采用改進的Hummer法制備氧化石墨。將3g石墨、1.5gNaNO3和69mL濃H2SO4加入三口燒瓶中攪拌15min,再緩慢加入9gKMnO4,在冰浴條件下磁力攪拌2h;然后在35℃水浴中攪拌反應30min,緩慢加入140mL去離子水;再于98℃反應15min,加入420mL去離子水和30mLH2O2,趁熱過濾,用5%鹽酸洗滌3次,再用去離子水洗至中性,將所得產物置于真空干燥箱中60℃干燥24h。稱取氧化石墨100mg溶于100mL的去離子水中,超聲處理2h,制備氧化石墨烯分散液,在所得產物中加入0.1mL的水合肼,100℃反應24h,所得產物過濾干燥,保存備用。

                石墨烯/MCPA復合材料的制備 將己內酰胺(CP)和石墨烯(石墨烯質量百分數分別為0%、0.025%、0.05%、0.1%、0.2%)加入三口燒瓶中密封,在80℃下加熱直至熔融,再超聲分散1h。然后移入磁力攪拌器中,開啟真空,加熱至120℃,保持15min,以脫去體系中所含水分和低沸點雜質。加入一定比例的NaOH(0.3mol/100mol CP),繼續開啟真空,加熱到160℃,保持15min。解除真空,加入一定配比量的TDI(0.3mol/100mol CP),攪勻快速澆注入已預熱至170℃的模具中。在170℃恒溫聚合30min,隨爐冷卻到室溫,脫模得到板狀樣品,再機加工成標準試樣。


                隨著石墨烯添加量的增加,復合材料的拉伸強度呈現先增大后降低的變化趨勢。當石墨烯的含量為0.05%時,復合材料的拉伸強度達到最大值,比純MC尼龍提高了17.4%。復合材料的彎曲強度和彎曲模量均呈現先增加后降低的規律;當石墨烯的含量為0.05%時,復合材料的彎曲強度和彎曲模量分別比純MC尼龍增加了17.5%和24.3%。這是由于少量的石墨烯在MC尼龍基體中能達到良好的分散效果,石墨烯與MC尼龍基體之間界面作用較強,能夠很好地起到傳遞應力的作用,從而提高了復合材料的力學性能。但是,隨著石墨烯含量的提高,石墨烯在MC尼龍基體中分散困難,界面結合性差,易產生應力集中,從而導致復合材料的力學性能降低。由以上的分析結果可以得出,添加少量的石墨烯就能夠明顯改善復合材料的力學性能。


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