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目前石墨烯产业最大的瓶颈在于没有形成完整的产业链,没有一种能够将石墨烯工业化应用的产品。由于石墨烯具有高强度、高导电性以及超大的比表面积等特殊性能,因此在航空航天、锂离子电池、超级电容器等多领域有潜在应用。但由于这些产品生产成本过高,所以一直都处于研究阶段。从目前的研究可发现,最能够实现工业化是将石墨烯加入到聚合物中,可以大幅度增强产品的性能,如强度、韧度、导电性及传热性等性能,目前也是石墨烯最大的产业化应用领域。本论文分别通过采用含磷、含氮、磷-氮基团化合物对氧化石墨烯(GO)进行功能化(FGO),然后再将其分别加入阻燃复合材料中,制备出FGO/阻燃复合材料,并分别对FGO的结构和形貌进行表征,以及复合材料的力学性能、热性能和阻燃性能进行研究。首先通过Hummer方法制备了氧化石墨烯(GO),然后分别采用次磷酸、三乙烯四胺、P-N新型化合物对GO进行改性研究,分别采用FTIR、UV、XRD、TG、SEM、TEM对P-FGO、N-FGO、PN-FGO结构和性能进行表征,可以制备出不同层间距的FGO,并将其加入到环氧树脂中,分别通过TGA和SEM对FGO/EP复合材料的热性能和分散性进行研究;通过氧指数、UL-94、拉伸以及冲击测试对复合材料的阻燃和力学性能进行研究。结果表明FGO在复合材料中的加入,使得复合材料的热稳定性增加,阻燃和力学性能都有所提高,同时改善了FGO在复合材料中的相容性和分散性。为了探索P-FGO对聚丙烯结晶行为影响,对复合材料的结晶行为、热行为以及力学性能进行了研究。结果表明:通过POM测试可知当P-FGO加入量小于0.5%时,随着P-FGO用量的增加,聚丙烯复合材料晶核增加,结晶越来越完整;通过DSC测试可知随着P-FGO用量增加,结晶度和熔融温度而也随之增加,说明了FGO可以作为成核剂促进聚丙烯复合材料结晶,提高结晶度。以不同含磷和含氮化合物为原料合成新型磷-氮阻燃剂,并对其结构进行表征,然后将阻燃剂加入到聚烯烃树脂中。结果发现:阻燃剂对聚烯烃树脂具有很好阻燃效果。由于阻燃剂加入量过多,导致复合材料力学下降。为了提高复合材料力学性能,所以将P-FGO加入复合材料中,提高了复合材料阻燃和力学性能。无论是将FGO加入到环氧树脂还是聚烯烃树脂中,复合材料的力学性能都会先增加再降低,这是因为过多的FGO加入都会出现团聚现象,当受到外力作用时,复合材料容易断裂,所以对于FGO加入量都存在一个临界值。另外,与加入GO复合材料相比,在相同添加量下GO体系复合材料阻燃、热性能以及力学性能增加幅度均小于FGO体系。同时GO和FGO的加入都可以提高复合材料的阻燃性能。