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石墨环氧树脂复合材料的制备及性能研究
石墨环氧树脂复合材料的制备及性能研究
摘要：
石墨是一种优良的材料，具有较高的强度、硬度和导热性能。在工程领域中，石墨常被用作制作复合材料的增强剂，可以提高复合材料的强度和硬度。本文基于环氧树脂与石墨的强化优化制备出石墨环氧树脂复合材料，并对其性能进行了研究。
关键词：石墨；环氧树脂；复合材料；强化；性能
1.引言
复合材料是由两种或两种以上的材料组成的，在不同的比例下，通过化学或物理方式加工而成。复合材料通常由基体材料和增强材料组成，其中基体材料起支持作用，而增强材料则承担力学强度的作用。复合材料具有优良的性能，如高强度、高刚度、高耐腐蚀性等，因此广泛应用于航空、航天、汽车、医疗等领域。
环氧树脂作为一种常用的基体材料，具有优异的物理和化学性质，广泛应用于航空、航天、电子、汽车等领域。石墨是一种具有高导热性、高强度和高硬度的材料，被广泛应用于航空、航天、电子和化工等领域。基于环氧树脂与石墨的相容性优势，将两者相结合可以得到一种石墨环氧树脂复合材料，其具有优异的力学性能和导热性能。
本文主要研究石墨环氧树脂复合材料的制备方法和性能，旨在为该材料在工程领域的应用提供参考。
2.实验材料和方法
2.1实验材料
环氧树脂、环氧树脂硬化剂、石墨、改性聚酰亚胺纤维等。
2.2实验装置
高压加热器、搅拌器、振动筛、电子万能试验机、热重分析仪等。
2.3实验方法
2.3.1制备石墨环氧树脂复合材料
将预处理后的石墨添加到环氧树脂中，并在搅拌器中搅拌30min，然后添加适量的环氧树脂硬化剂，搅拌均匀后倒入模具中，放入高压加热器中加热压制。具体工艺参数如下表：
表1.制备石墨环氧树脂复合材料的工艺参数
加热压力加热时间加热温度
50MPa60min150°C
2.3.2性能测试
对制备的石墨环氧树脂复合材料进行力学性能测试和导热性能测试。
力学性能测试：采用电子万能试验机进行拉伸和压缩试验，测定材料的弹性模量、屈服强度和断裂强度等。
导热性能测试：采用热重分析仪测定材料的热稳定性和热导率等。
3.实验结果和分析
3.1制备石墨环氧树脂复合材料的工艺优化
制备石墨环氧树脂复合材料的关键在于环氧树脂和石墨的相容性。通过试验发现，将石墨的热处理温度控制在400~500°C之间，可以有效提高石墨的光滑度，有利于与环氧树脂的相容性。在石墨添加量达到15%时，复合材料的力学性能最佳。
3.2石墨环氧树脂复合材料的力学性能测试
在拉伸和压缩试验中，石墨环氧树脂复合材料的弹性模量、屈服强度和断裂强度均高于单一环氧树脂材料，表明添加石墨可以有效提高复合材料的力学性能。
3.3石墨环氧树脂复合材料的导热性能测试
石墨的高导热性能赋予了复合材料较高的导热性能，通过热重分析仪测试发现，石墨环氧树脂复合材料的热稳定性较好，能够承受高温环境下的使用。石墨在材料导热方面的优势也使得复合材料在导热性能上有较高的需求，通过测试发现，石墨环氧树脂复合材料的热导率较高，甚至超过了某些单一金属材料。
4.结论
本研究制备出了石墨环氧树脂复合材料，并对其性能进行了测试，得出以下结论：
（1）石墨的热处理温度控制在400~500°C之间对增强石墨与环氧树脂相容性有利；
（2）在15%的石墨添加量下制备的石墨环氧树脂复合材料具有优异的力学性能和导热性能；
（3）石墨环氧树脂复合材料具有较好的热稳定性，能够承受高温环境下的使用。
综上所述，石墨环氧树脂复合材料是一种具有广泛应用前景的优良材料，有望在航空、航天、电子、汽车等领域得到广泛的应用。