关于腰果壳环氧树脂和石墨烯增强剂对大豆粉基生物粘合剂性能影响的研究

《Results in Materials》：A Study of the Effects of Cashew Nutshell Epoxy Resin and Graphene Reinforcement on Soy Flour-based Bio-adhesive Performance

　　

Kicoun Jean-Yves N’zi Toure | Alassane Compaore | Edja Florentin Assanvo | Desmond Klenam | Tabiri Kwayie Asumadu | Merenga Abdallah Sarroney | Nima Rahbar | Migwi Charles | Winston Oluwole Soboyejo

肯雅塔大学物理系，邮政信箱43844-00100，内罗毕，肯尼亚

摘要

本研究对比评估了腰果壳液（CNSL）衍生的环氧树脂和石墨烯分别用于调节基于大豆粉的生物树脂的结构-性能响应的效果。大豆粉蛋白在水中经过碱性变性处理并发生交联，树脂的形成通过颜色变化和粘度增加来体现。随后，通过添加低浓度的CNSL环氧树脂或石墨烯纳米颗粒对基础树脂进行改性，以分离每种改性剂的贡献。环氧树脂的改性提高了热稳定性，其中EPRm_1的起始降解温度最高，达到209.3°C，而纯树脂为181.9°C，GRm_0.5为202.3°C。溶胶-凝胶分析证实了网络结构的增强，GRm_1的凝胶含量达到64.51%。CNSL环氧树脂最有效地改善了材料的疏水性，使其最大接触角达到81.55°；而石墨烯则提升了热阻力和与刚性相关的性能，但在较高负载下增加了表面润湿性，这反映了填料分布和表面异质性的影响。纯树脂保持了最高的抗拉强度（6.75 MPa），所有改性体系均表现出剪切稀化行为，且改性体系的模量较高。CNSL环氧树脂主要促进了疏水网络的形成，而石墨烯则增强了热性能和粘弹性。因此，这些发现为可持续粘合剂、涂层和复合基体的研发提供了树脂层面的指导，并为未来关于粘合接头性能、耐久性和长期服役稳定性的研究提供了依据。