Impact of Few-Layered Graphene Plates on Structure and Properties of an Epoxy Resin

Abstract

Impact of few-layered graphene (FLG) plates on the properties of the ED-20 epoxy resin is experimentally studied by using various techniques. The average dimensions of FLG plates are estimated as about 50 nm in thickness and 5 μm in both width and length. The FLG-mass-loading, Cf, in the nanocomposites is ranged from 0.01% to 5%. On the whole, the FLG plates promote an improvement in the thermal and chemical resistivities of the nanocomposites due to the chemical binding of the epoxy macromolecular chains to the free carbon bonds located on lateral verges of the plates. On the other hand, the FLG plates worsen the tensile strength of the nanocomposites at Cf > 0.01%, whereas the dynamic elastic moduli undergo small variations.

С использованием различных методик экспериментально исследовано влияние многослойных графеновых (МСГ) пластинок на свойства эпоксидной смолы ЭД-20. Средние размеры МСГ-пластинок составляли примерно 5 мкм в длину и ширину и 50 нм по толщине. Массовая нагрузка Cf МСГ-пластинок в нанокомпозитах изменялась от 0,01% до 5%. В целом, МСГ-пластинки способствуют улучшению как термической, так и химической стойкости нанокомпозитов вследствие химического связывания макромолекулярных цепочек смолы со свободными углеродными связями, локализованными на боковых гранях пластинок. С другой стороны, МСГ-пластинки ухудшают предел разрушения нанокомпозитов при наполнениях Cf > 0,01, в то время как динамические упругие модули претерпевают незначительные изменения.

З використанням різних методик експериментально досліджено вплив багатошарових графенових (БШГ) платівок на властивості епоксидної смоли ЕД-20. Середні розміри БШГ-платівок складали приблизно 5 мкм у довжину та ширину і 50 нм у товщину. Масове навантаження Cf БШГ-платівок у нанокомпозитах змінювалося від 0,01% до 5%. У цілому, БШГ-платівки спричиняють поліпшення як термічної, так і хемічної стійкости нанокомпозитів внаслідок хемічного зв’язування макромолекулярних ланцюжків смоли з вільними Карбоновими зв’язками, що локалізовані на бічних гранях платівок. З іншого боку, БШГ-платівки призводять до погіршення межі міцности нанокомпозитів за наповнень Cf > 0,01%, хоча динамічні пружні модулі зазнають незначних змін.