石墨烯改性水性聚氨酯分散体：一种用于玻璃纤维增强复合材料的新型环保涂层研究

【编辑推荐】本研究创新性地将氧化石墨烯(GO)/石墨烯(G)与水基聚氨酯(WPU)结合，开发出环保型玻璃纤维(GF)涂层。实验证实0.1wt%配比的WPUG0.1/WPUGO0.1薄膜分别展现17.4/7.2 MPa优异拉伸强度，EP-WPUGO0.1复合材料在76°C/88%RH湿热环境下存储模量提升28.3%，建立了材料-工艺-微结构-性能(MP2)的完整关联体系。

　　

Highlight

本研究系统评估了含石墨烯(G)和氧化石墨烯(GO)的水性聚氨酯(WPU)作为玻璃纤维增强聚合物(GFRP)复合材料新型可持续上浆剂的性能。其中WPUG0.1和WPUGO0.1表现最优，薄膜拉伸强度分别达17.4 MPa和7.2 MPa。单纤维测试(SFT)显示WPUGO0.1涂层纤维抗拉强度达4159 MPa。

化学分析

拉曼光谱可区分碳材料的有序/无序晶体结构。图1显示冻干GO、G、WPU粉末及涂覆玻璃纤维(GF)的谱图。1349 cm^-1处的D峰对应A_1g对称性声子振动，而G峰(1580 cm^-1)反映sp²杂化碳键的E_2g振动模式。

结论

通过化学表征和表面形貌分析，研究建立了坚实的材料-工艺-微结构-性能(MP²)关系。石墨烯基纳米填料显著增强了WPU涂层性能，为开发高性能环境耐受复合材料提供了新思路。