石墨烯族纳米填料对环氧树脂热分解动力学与粘弹性能的调控机制及应用前景

本研究针对环氧树脂热稳定性和力学性能提升的需求，系统比较了石墨烯（Gr）、还原氧化石墨烯（rGO）和氧化石墨烯（GO）对双酚A二缩水甘油醚环氧纳米复合材料的影响。通过热重分析（TGA）和动态力学分析（DMA）发现，Gr填料显著提高热降解表观活化能15–25 kJ mol?1，存储模量（E'）提升16.6%，且保持tan δ=0.43的阻尼特性，为航空航天和电子封装提供了高性能材料解决方案。

　　

石墨烯族纳米填料以≤0.60 wt%的负载量分散于双酚A二缩水甘油醚环氧树脂中，系统研究其片层化学特性（包括石墨烯Gr、还原氧化石墨烯rGO和氧化石墨烯GO）对热稳定性与粘弹行为的影响机制。热重分析（TGA, Thermogravimetric Analysis）表明，Gr使5%质量损失起始温度提升25.7°C，峰值降解速率降低18%，而rGO与GO仅呈现中等改善。等转化率动力学模型证实，Gr在整个转化区间内使表观活化能提高15–25 kJ mol^?1，说明其通过形成曲折的隔热屏障，构建了更高能量需求的降解路径。动态力学分析（DMA, Dynamic Mechanical Analysis）显示，Gr复合材料在25°C下存储模量（E'）增强16.6%，同时维持tan δ=0.43，表明其在实现高效应力传递的同时未损害阻尼性能。所有性能提升均低于电渗流阈值，保持了黏度与密度等关键加工参数，适用于航空航天与电子封装领域。本研究证明原始石墨烯（Gr）是同步提升环氧树脂热可靠性与机械韧性的最优单组分填料，而rGO与GO则为阻尼性能或玻璃化转变温度的应用定制化调控提供了可能。