石墨烯在环氧树脂EP的应用已初露锋芒
来源：广州宏武材料科技有限公司 发布时间：2020-11-05浏览量：次
虽然石墨烯经常被戏侃为“万金油”，但不可否认它确实具备极为优异的光学、电学、力学性能，这也是业界如此热衷于将石墨烯作为纳米填料分散在聚合物或无机基质中的重要原因。虽然没有传说中的“点石成金”之效，但也能在一定范围内提高基体的部分性能，扩展其应用范围。
目前常见的石墨烯复合材料主要可分为聚合物基和陶瓷基。前者的研究较多.
环氧树脂（EP）作为常用的树脂基体，具有优异的粘接性能、力学强度、耐热性和介电性等特点，但其固化后含有大量环氧基，交联密度过高，故所得制品呈脆性，并且耐冲击性、导电性和导热性等较差；而石墨烯是世界上最坚硬的物质，并具有优异的导电性和导热性。因此，将石墨烯和EP复配后制成的复合材料兼具两者的优点，具有良好的应用价值
石墨烯具有很大的表比面积，加上石墨烯的分子级的分散，可与聚合物之间形成很强的界面作用，羟基等官能团和制作过程均会使石墨烯变成褶皱的状态，这些纳米级的不平整可增强石墨烯与聚合物链之间的相互作用。官能团化石墨烯表面含有羟基，羧基等化学基团，可与极性高分子如聚甲基丙烯酸甲酯形成较强的氢键。石墨烯具有独特的二维结构和诸多优异性能，在改善EP的热性能、电磁性能和力学性能等方面具有巨大的应用潜力。
1. 石墨烯在环氧树脂中的应用——提高电磁性能
石墨烯具有优异的导电性和电磁性能，并具有掺量少、效率高等特点，是环氧树脂EP极具潜力的导电改性剂。研究人员采用原位热聚合法在EP中引入了表面处理过的GO，相应的GO/EP复合材料综合性能（如力学性能、电性能和热性能等）明显提高，并且其电导率提高了6.5个数量级。
改性的石墨烯于环氧树脂复合，加入2%的改性石墨烯，环氧复合材料的储能模量增大113%，加入4%是，强度增大38%。纯EP树脂的电阻为10^17欧姆.厘米，添加氧化石墨烯后电阻下降6.5个数量级。
2. 石墨烯在环氧树脂中的应用——导热性
将碳纳米管、石墨烯加到环氧树脂中，当加入20 vol% CNTs 20 vol% GNPs, 复合材料的导热系数可达7.3W/mK。
3. 石墨烯在环氧树脂中的应用——阻燃性
当加入5wt%有机功能化氧化石墨烯时阻燃值提高23.7%，加入5wt%的石墨烯时阻燃性能提高43.9%。
石墨烯具有优异的刚性、尺寸稳定性和韧性等特点，以此作为环氧树脂EP的改性剂，可显著提高复合材料的力学性能，并且克服了普通无机填料掺量大、改性效率低等缺点。研究人员应用化学改性的GO/EP纳米复合材料，当w（GO）=0.0375%时，相应复合材料的压缩强度、韧性分别提高了48.3%、1185.2%。科学家研究了GO/EP体系抗疲劳性和韧性的改性效果：当w（GO）=0.1%时，复合材料的拉伸模量提高了12%左右；当w（GO）=1.0%时，复合材料的弯曲刚度和强度分别提高了12%和23%。
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