石墨烯改性酚醛树脂的研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

酚醛树脂是一类由酚类（主要是苯酚）与醛类（主要是甲醛）经缩聚反应而制得的合成树脂，其用途广泛，成型工艺简单，更以其优异的耐烧蚀性和低成本成为宇航工业热结构和耐烧蚀复合材料部件不可替代的基体材料[1]。空间技术的迅速发展，对耐烧蚀材料的耐热性提出了更高的要求，普通酚醛树脂由于受分子结构的限制，热稳定性和残炭率较低，限制了其应用领域的拓展[2]。因此提高酚醛树脂的耐热性和耐烧蚀性能一直是该领域的研究热点。

石墨烯[3]是碳原子以二维蜂窝状晶格排列的单层结构，因其高的强度、电导率、热导率和比表面积等优异性质，在电子学和复合材料领域吸引了科学界极大的关注。这些特殊的性质使得石墨烯在显著增加聚合物复合材料的机械、热和电性质上成为一种优良的添加剂[4]。英国在2012年底宣布追加投资2150万英镑资助石墨烯研究项目，推进石墨烯的商业化进程。于2013年11月启动的polygraph项目[5]正开发提供工业规模量的石墨烯增强热固性聚合物（tsp）生产技术，这是由英国netcomposites公司牵头的欧盟多方合作项目，其最终目标是开发出这样的工艺：利用相对廉价的膨胀石墨作为原材料，石墨烯可以“原位”产生并分散于热固性聚合物树脂内。

石墨烯具有优异的力学、导电及导热等性能。将石墨烯作为第二相引入到酚醛树脂中，有望改进酚醛树脂的性能，使其应用领域更为广阔[6].李永锋[7]用溶液共混法制备出gp/pr,go/pr,rgo/prgns/pr纳米复合材料并在1700、2000、3000摄氏度条件下进行热处理。go、rgo、gns大部分以剥离单片/少层形态均匀分布于树脂中其表面粗糙可提高界面结合强度。低含量rgo、gns的加入比go和gp可更有效地提高树脂基体的耐热性在低于2000条件下rgo、gns、go的加入能有效地减小树脂基体的层间距，且高含量go效果最明显。结合微晶生长理论及催化原理提出go等对树脂层间距减小的作用机理，徐伟华[8]研究go含对go/pf原位复合材料的热性能、力学性能、动态力学性能、蠕变和应力松弛的影响,使用扫描电子显微镜(sem)观察复合材料的冲击断面形貌。研究结果表明,当go加入量为1%时,go/pf原位复合树脂的初始热分解温度比纯酚醛树脂(pf)提高了5518e;当go加入量为0.25%时,go/pf原位复合材料的冲击强度提高18.6%;当go加入量为0.5%时,go/pf原位复合材料的储能模量纯pf复合材料提高78.3%,tg提高了819e。sem观察发现,go/pf原位复合材料的冲击断面凹凸不平,go的加入能有效提高pf复合材料的力学性能。jingjingsi[13]制备了go/pr复合材料，研究了go含量对pr热稳定性的影响,研究结果表明go不仅可以提高酚醛树脂的残炭率还可能诱导pr形成石墨化碳。

2. 研究的基本内容与方案

（一）设计（论文）主要内容:

1．文献调研，了解国内外相关研究概况和发展趋势；

2．以石墨烯及其它材料为改性剂，研究石墨烯在硼改性酚醛中的分散工艺；

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第3－5周：研究石墨烯在环氧树脂中的分散工艺。

第6－9周：按照设计方案，制备石墨烯/环氧树脂复合材料。

4. 参考文献（12篇以上）

1.张灵英,陈国华.石墨烯微片对尼龙6的改性研究[j].材料导报,2011,25(14):85-88.

2.吴福荣,洪江彬,李健鹏,等.石墨烯微片聚丙烯/高密度聚乙烯的复合材料的正温效应[j].华侨大学学报：自然科学版,2012,33(5):522-527.

3.徐茜.基于石墨烯/酚醛树脂复合材料的制备及导电性能的研究[d].华南理工大学,2014.