高导热定向石墨烯∕环氧树脂复合材料的研究.pdf

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1、专业管理高导热定向石墨烯/环氧树脂复合材料的研究王升岳皎洁张东伟胡庭荣颜海燕(西安工业大学材料与化工学院，陕西西安710032)摘要：通过磁场实现磁化石墨烯在环氧树脂基体中定向分利普公司Quanta-400F型扫描电镜，梅特勒-托利公司的TMA/布，利用石墨烯的高面内热传导性，制备高导热的石墨烯/环氧SDPA840热分析仪、杭州大华仪器的YBF-3型导热系数测试仪树脂复合材料。通过SEM观察到环氧树脂/GNSs-Fe3O4复合对产物的结构与性能进行测定。材料断面呈规则定向排布。复合材料沿顺磁场方向热导率大2结果与讨论幅提高，当GNSs-Fe3O4含量为2.2wt.%时，热导率相比纯环氧

2、树2.1FTIR和XRD分析脂增大3倍。因此，磁化石墨烯取向分布是提高复合材料热导图1是氧化石墨烯和GNSs-Fe3O4复合物的FTIR图。相比率的一种有效方法。氧化石墨烯，GNSs-Fe-13O4复合物的在1727cm处的C=O的伸缩关键词：石墨烯；Fe-13O4；环氧树脂；定向；热导率振动峰消失，在1620cm（C=C）有一处吸收峰，说明氧化石墨烯LED具有光效高、寿命长、环保等特点，但散热问题是限制-1中羧基得到部分还原，且在586cm处出现明显的Fe-O吸收峰，[1]LED灯具发展的一个重要因素。环氧树脂复合材料因其粘结说明Fe3O4掺杂石墨烯。在GNSs-Fe3O4/环氧树脂

3、的FTIR图谱性好，耐腐蚀、电绝缘性好，在LED封装散热领域得到了广泛应中未出现环氧基特征峰值，这说明环氧树脂的环氧基发生开环用。然而，纯环氧树脂的热导率为0.15~0.21W/mk，通常需要填固化反应。3[2]充改性提升其导热性能。石墨烯热导率高达5×10W/m.K，热图2为GN和GNSs-Fe3O4复合物的XRD图谱。图中（a）谱稳定性高，随着近年来石墨烯生产技术的成熟，石墨烯/环氧树[5]线符合氧化石墨烯衍射峰特征（，b）谱线中2θ=24.12°归属于还脂复合材料将在LED封装散热领域得到广泛的应用。聚合物原石墨烯（002）晶面；2θ=30.16°、35.44°、43.16°、5

4、3.72°、57.12°定向复合材料是指在复合过程中，填料沿某些特定方向排列取和62.92°分别对应于立方晶体Fe3O4的特征峰，进一步说明向，从而使复合材料在特定方向的性能得到显著增强。目前实Fe3O4掺杂石墨烯。现诱导取向的方法主要有自组装，模板组装，电场诱导、磁场诱[3，4]导等。本文以化学共沉淀法合成磁化石墨烯GNSs-Fe3O4，以GNSs-Fe3O4为填料在静态磁场中与环氧树脂固化制备定向石墨烯/环氧树脂复合材料，通过TEM、SEM、XRD、TMA和热导率测试对GNSs-Fe3O4复合物及其复合材料的结构、微观形貌和热导率等性能进行分析与讨论，研究定向石墨烯填充对环氧树脂图

5、1（a）GNSs-Fe3O4（、b）GO和(c)GNSs-Fe3O4/环氧树脂的FTIR图谱结构与热导率性能的影响。1实验部分1.1GNSs-Fe3O4/环氧树脂复合材料的制备[2]Hummers法自制氧化石墨烯；采用化学沉淀法将Fe3O4附[2]着于GO表面。然后将所得的GNSs-Fe3O4复合物真空干燥12小时，收集备用。将GNSs-Fe3O4溶于丙酮溶剂中，超声震荡，然后加入环氧树脂使环氧树脂充分溶解，超声结束后水浴锅恒温至60℃，并除去多余溶剂。将环氧树脂倒入烧瓶中，逐滴加入二乙烯三胺固化剂，高速搅拌，使GNSs-Fe3O4均匀分散于环氧图2（a）GO和（b）GNSs-Fe3O

6、4的XRD谱图树脂中。随后将上述复合物置于300mT的固定磁场中，固化后2.2微观形貌分析完成磁取向成型，脱模得到GNSs-Fe3O4/环氧树脂复合材料。图3是（a）氧化石墨烯和（b）GNSs-Fe3O4的TEM图。整体1.2测试与表征上可以看出石墨烯片负载分布比较均匀的Fe3O4纳米粒子，且，采用美国ThermoNicolet公司6700型傅立叶红外分光光度这可能是由于纳米Fe3O4粒子附着在石墨烯两个片层之间，起到计、日本岛津XRD-6000、日本株式会社JEM-2010透射电镜、菲阻隔作用，减少了石墨烯片间作用力，石墨烯的相对平整。2017年06月69专业管理（a）SEM（b）T

7、EM（c）TEM（d）SEM图3GO（a）和（b）、GNSs-Fe3O（4c）和GNSs-Fe3O4/环氧树脂复合材料断面的微观形貌图从图3中d图可见，GNSs-Fe3O4/环氧树脂复合物的断面粗3结语[6]糙，是由于GNSs-Fe3O4起到了增韧作用，复合材料呈韧断裂，本文采用化学共沉淀法制备磁化石墨GNSs-Fe3O4，在静态且在断面上可以观察到一定取向。磁场中与环氧树脂基体复合，制备GNSs-Fe3O4/环氧复合材料，2.3GNSs-Fe