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1、學(xué)校代碼10699分類號(hào)TQ323.9密級(jí)學(xué)號(hào)2013201954題目類石墨烯MoS2/石墨烯復(fù)合材料的制備及其應(yīng)用研究作者陳爭(zhēng)艷學(xué)科、專業(yè)化學(xué)工藝指導(dǎo)教師顏紅俠教授申請(qǐng)學(xué)位日期2016年3月萬(wàn)方數(shù)據(jù)萬(wàn)方數(shù)據(jù)西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)位研究生）題目：類石墨烯MoS2/石墨烯復(fù)合材料的制備及其應(yīng)用研究作者：陳爭(zhēng)艷學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工藝指導(dǎo)教師：顏紅俠教授2016年3月萬(wàn)方數(shù)據(jù)萬(wàn)方數(shù)據(jù)SynthesisandApplicationStudyofGraphene-likeMoS2/grapheneCompositesByZheng-YanChenUnd
2、ertheSupervisionofProfessorHong-XiaYanADissertationSubmittedtoNorthwesternPolytechnicalUniversityForthedegreeofMasterofchemicalengineringXi’an,P.R.ChinaMarch,2016萬(wàn)方數(shù)據(jù)萬(wàn)方數(shù)據(jù)摘要摘要雙馬來(lái)酰亞胺樹脂（BMI）是由聚酰亞胺樹脂體系派生的一類樹脂，它的分子鏈結(jié)構(gòu)中存在酰亞胺環(huán)和芳環(huán)等剛性基團(tuán)，具有較高的彎曲強(qiáng)度和模量，具有良好的耐熱性、透波性和摩擦性能等優(yōu)點(diǎn)，其成型工藝類似于環(huán)氧樹脂，
3、被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、航空航天、電子等領(lǐng)域的主、次承力件上，還可以應(yīng)用于先進(jìn)復(fù)合材料的樹脂基體。但是，BMI樹脂同時(shí)存在抗沖擊強(qiáng)度低、溶解性差、固化溫度高、固化脆性大、易斷裂等缺點(diǎn)，并且相應(yīng)復(fù)合材料的工藝性較差，使得BMI樹脂的應(yīng)用受到很大限制，需要對(duì)其進(jìn)行改性。石墨烯以其獨(dú)特的二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)在材料科學(xué)、電子科學(xué)、生物醫(yī)藥、催化劑載體、摩擦等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。然而，由于石墨烯片層之間存在非常強(qiáng)的范德華力致使其不能在溶劑中穩(wěn)定分散，并且與其它材料的相容性較差，嚴(yán)重制約了石墨烯的應(yīng)用。MoS2是一類典型的層狀過(guò)渡金屬硫化物，Mo
4、S2由兩個(gè)S原子層和一個(gè)Mo原子層構(gòu)成的“類三明治”夾心結(jié)構(gòu)，普通的MoS2可以剝離成類似于石墨烯的片層結(jié)構(gòu)，并且這種剝離的類石墨烯MoS2和石墨烯之間可以發(fā)生協(xié)同作用，兩者在結(jié)抅和形貌上的相似性能夠使摩擦性能達(dá)到最優(yōu)化。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)石墨烯進(jìn)行改性可以提高其在溶劑中的分散性以及其與樹脂基體的相容性，但是目前的方法或多或少均會(huì)影響到石墨烯的耐熱性。因此，本文采用類石墨烯MoS2對(duì)其改性制備類石墨烯MoS2/石墨烯復(fù)合粒子，并分別以硅烷偶聯(lián)劑和自制的膦腈聚合物對(duì)其進(jìn)行共價(jià)鍵修飾和非共價(jià)鍵修飾，然后將其加入到BMI樹脂中，以制備力學(xué)性能、摩擦性能和熱
5、性能優(yōu)異的BMI樹脂復(fù)合材料。主要研究?jī)?nèi)容如下：1.利用低能球磨與超聲的方法制備類石墨烯MoS2，并與氧化石墨烯（GO）進(jìn)行復(fù)合制備GO/MoS2納米復(fù)合粒子，然后以硅烷偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷進(jìn)行表面修飾，即得NH2-rGO/MoS2，最后將NH2-rGO/MoS2粒子加入到BMI樹脂中制備NH2-rGO/MoS2/BMI納米復(fù)合材料。并研究了不同NH2-rGO/MoS2添加量對(duì)NH2-rGO/MoS2/BMI復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的影響。當(dāng)填料添加量為0.6wt%時(shí)，復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別達(dá)到最大，為18.4kJ/m2和1
6、61.4MPa，較之BMI樹脂的13.1kJ/m2和122.0MPa分別提高了40.5%和32.3%。但是隨著NH2-rGO/MoS2的繼續(xù)加入，復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。這表明適量NH2-rGO/MoS2的加入對(duì)BMI樹脂具有較強(qiáng)的增韌作用。另外，研究了不同NH2-rGO/MoS2添加量對(duì)復(fù)合材料摩擦學(xué)性能的影響。發(fā)現(xiàn)添加NH2-rGO/MoS2之后，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和體積磨損率均有顯著下降。當(dāng)NH2-rGO/MoS2的加入量為0.4wt%和0.6wt%時(shí)，NH2-rGO/MoS2/BMII萬(wàn)方數(shù)據(jù)西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位
7、論文體系的摩擦系數(shù)和體積磨損率分別為0.20和2.89×10-6mm3/(N·m)，比純BMI的0.46和16.35×10-6mm3/(N·m)分別降低了56.5%和82%。但是，隨著NH2-rGO/MoS2的繼續(xù)加入，摩擦系數(shù)和體積磨損率又有所上升。研究還發(fā)現(xiàn)NH2-rGO/MoS2的加入提高了NH2-rGO/MoS2/BMI復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。2.利用聚磷腈（PZD）對(duì)所制備的rGO/MoS2復(fù)合粒子進(jìn)行非共價(jià)鍵修飾，制備了PZD/rGO/MoS2復(fù)合粒子。并以其為功能填料，制備了PZD/rGO/MoS2/BMI復(fù)合材料。研究了不同添加量P
8、ZD/rGO/MoS2對(duì)其復(fù)合材料的力學(xué)性能、摩擦性能和熱性能的影響。同樣發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PZD/rGO/MoS2粒子的添加量為0.6wt%時(shí)，復(fù)合材料的沖擊
