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石墨烯具有sp2杂化形成的C-C键相互连接形成的二维蜂巢状晶格结构,其高导电、高导热、高比表面积等诸多特性,受到了国内外的重视。氧化石墨烯(GO)作为氧化还原法制备石墨烯的前驱体,同样备受关注。本论文利用氧化法制备GO,讨论制备过程的三个方面,包括氧化法、超声时长以及干燥法的选择,制备出氧化程度好、少层结构、片层面积大、干燥无堆叠的高品质GO。并用自制的GO分步共价键接枝9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)与硅烷偶联剂,制备出含磷、硅元素功能化的氧化石墨烯KDGO。最后,比较研究了功能化石墨烯改性环氧树脂的阻燃性能、热稳定性和力学性质。本文主要工作成果如下:(1)分别讨论氧化法、超声时长、干燥法三个因素对GO的影响,获得一套能够制备氧化程度好、少层结构、片层面积大、干燥无堆叠的高品质GO的制备方法。通过红外、XRD、扫描电镜和能谱、拉曼光谱等手段证明一步氧化法制得的GO的氧化程度大于三步法。AFM和TEM证明,超声剥离时长为17-20 h,制得的GO片层最薄,只有1 nm,且片层的面积最大,片层的最长宽度约1 μm。拉曼光谱、AFM等测试方法证明,真空常温干燥会使GO产生不可逆转的堆叠,使原本1nm厚的氧化石墨烯堆叠到10 nm。而冷冻干燥法干燥的氧化石墨烯仍然是1nm,说明堆叠影响最小。(2)用自制的氧化石墨烯进行功能化改性,分别合成两种含磷、硅元素表面修饰的氧化石墨烯DGO和KDGO。首先,利用氧化石墨烯上的环氧基与DOPO单体反应制得含磷元素功能化的氧化石墨烯DGO。再用DGO上的羧基键与水解后的硅烷偶联剂KH560反应制备出含磷、硅元素功能化的氧化石墨烯KDGO,FTIR、XRD、扫描能谱、拉曼光谱、AFM、TEM等表征证明成功合成目标产物。(3)分别把GO、DGO、KDGO作为阻燃剂添加到环氧树脂中并固化,得到功能化氧化石墨烯与环氧树脂组成的复合材料,TGA、DTG、DMA、LOI和UL-94分别测试材料的耐热性能、热机械性能及阻燃性能。其中,TGA和DTG显示,随着GO的加入Td变小,但是残碳率从17.35%提高到了 24.66%。当加入DGO,Td进一步降低,残碳率从24.66%提高到了 26.27%,残碳率的提高有助于改善材料阻燃性能。Td降低是因为氧化石墨烯上含有大量含氧官能团,热性能不稳定,再加入同样不稳定的磷氧基团后,变得更不稳定,因此Td会降低。但是当加入KDGO后,Td值增加,且残碳率也从26.27%提高到了 27%。DMA显示,KDGO/EP的Tg明显提高,这是因为KDGO中存在大量来自硅烷偶联剂上的环氧基,能参与环氧树脂的固化,交联密度增加。橡胶态储能模量(E’-190℃)、tanδ值显示KDGO/EP热机械性能与DGO相比有明显提高。LOI以及UL-94分析表明,GO的加入对环氧树脂阻燃性能提高比较小,但是经过DGO再到KDGO的改性,一方面DOPO和硅烷偶联剂接枝过程消耗了 GO表面的含氧官能团使氧化石墨烯石墨化程度变大,从而减小了对阻燃性能的影响,另一方面,阻燃元素磷、硅的协效作用也有助于提高基体阻燃性能。将P、Si功能化改性石墨烯用于环氧树脂阻燃的重要意义在于添加少量的P、Si改性氧化石墨烯(1%),使得环树脂的阻燃性能提升,且提高了材料的物理机械性能。相对于目前一般阻燃剂添加量大,导致机械性能弱化的缺陷,具有一定的实用价值。