功能化改性氧化石墨烯环氧树脂复合涂层材料的制备及其性能研究的开题报告.docx

功能化改性氧化石墨烯环氧树脂复合涂层材料的制备及其性能研究的开题报告
一、选题背景
近年来，氧化石墨烯(GO)作为一种优异的二维材料，以其独特的物理、化学特性和广泛的应用前景而备受关注。然而，GO在一些应用中受到限制，主要是由于其易吸水、易氧化和机械性能差等因素。为了克服这些问题，并为GO增加特定的性能，功能化改性成为了一种解决方案。
其中，环氧树脂(EP)是一种应用广泛的高性能材料，具有高强度、高刚度和良好的耐化学腐蚀性。因此，将GO与EP材料相结合，可以形成一种高性能复合体系，用于工业、军事等领域。并且，通过功能化改性，可以在GO表面上引入化学修饰，从而进一步改善复合体系的性能。
二、研究意义
1.优化复合材料性能：通过对GO进行功能化改性，引入新的官能团，改变GO表面性质，提高其在EP中的分散性和化学相容性，从而提高复合材料的综合性能。
2.拓展复合材料应用领域：将GO-EP复合材料应用于工业、军事等领域，如航空航天、高速列车、智能家居等领域，可以实现节能减排、提高材料性能等目的。
3.探索功能化改性研究方法：研究GO的功能化改性，可以拓展化学修饰方法，提高复合材料的实用性。
三、研究目的
本课题的研究目的是：通过对GO进行多种官能团的功能化改性，制备一种高强度、高韧性、优异耐热、耐腐蚀的GO-EP复合涂层材料，并系统地研究其组成、结构、表面形貌、热性能、机械性能等方面的性能，并分析不同官能团的改变对复合体系性能的影响。
四、研究内容
1.制备GO-EP复合涂层材料：采用化学还原法将GO还原为rGO，并在GO表面引入多种官能团，如羧基、氨基、磺酸基等，制备GO-EP复合涂层材料。
2.性能测试：采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)、差式扫描量热法(DSC)、万能试验机等测试方法，系统研究GO-EP复合涂层材料的微观组成、结构、表面形貌、热性能、机械性能等方面的性能。
3.形成机制研究：通过分析GO-EP复合涂层材料的组成、结构、性能，揭示GO官能团化对复合体系形成机制的影响规律，为深入探索复合材料多官能团的功能化改性提供理论支撑。
五、研究方案
1.制备GO-EP复合涂层材料
（1）超声法制备GO悬浮液
（2）化学还原法制备rGO
（3）引入官能团制备功能化GO
（4）将GO溶解在环氧树脂中，制备GO-EP复合涂层材料
2.性能测试
（1）SEM、TEM表征复合涂层材料的微观形貌、分散性
（2）FTIR表征复合涂层材料的化学组成、功能团的引入情况
（3）TGA、DSC测定复合涂层材料的热性能
（4）万能试验机测试复合涂层材料的机械性能
3.形成机制研究
（1）分别制备带有不同官能团的GO预质料，并制备对应的GO-EP复合涂层材料
（2）比较不同GO预质料制备的复合涂层材料的性能差异
（3）通过分析GO表面官能团的性质、EP的结构特点等，揭示GO官能团化对复合体系形成机制的影响规律
六、预期成果
1.成功制备一种高强度、高韧性、优异耐热、耐腐蚀的GO-EP复合涂层材料。
2.系统地研究复合涂层材料的组成、结构、表面形貌、热性能、机械性能等方面的性能，并分析不同官能团的改变对复合体系性能的影响。
3.揭示GO官能团化对复合体系形成机制的影响规律，为深入探索复合材料多官能团的功能化改性提供理论支撑。
七、研究难点
1.官能团化方法的选择和优化
2.GO-EP复合涂层材料性能的测试方法
3.形成机制的解析
八、参考文献
[1]ShenY,WangT,YangY,etal.Improvedinterfacepropertyofgraphene/epoxycompositebymodificationusingtrifluorovinylamine-functionalizedgrapheneoxide[J].CompositesPartA:AppliedScienceandManufacturing,2019,125:105553.
[2]KongX,ZhangG,ChenJ,etal.Functionalizedgrapheneoxide-epoxyresinnanocompositeswithimprovedmechanicalproperties[J].RSCAdvances,2015,5(89):72890-72898.
[3]HanJ,LeiZ,ZhangJ,etal.Improvedmechanicalpropertiesofepoxy/grapheneoxidenanocompositesthroughamino-functionalizationofgrapheneoxide[J].JournalofMaterialsScience,2017,5