基于巰基-烯點擊化學制備碳納米管接枝碳纖維多尺度增強體及其增強機理研究.pdf

1、學校代碼：10406分類號：TQ327.3學號：130085204018南昌航空大學南昌航空大學碩士學位論文（專業(yè)學位研究生）基于巰基基于巰基烯點擊化學制備碳納米管接枝碳纖維多尺度增強體及其增強機理研究烯點擊化學制備碳納米管接枝碳纖維多尺度增強體及其增強機理研究碩士研究生：秦小康導(dǎo)師：熊磊副教授申請學位級別：碩士學科、專業(yè)：材料工程所在單位：材料科學與工程學院答辯日期：2015年11月授予學位單位：南昌航空大學南昌航空大學碩士學位論文摘

2、要I摘要碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料因其具有比強度高、比模量高等優(yōu)異的性能，廣泛用于航空航天領(lǐng)域。但由于碳纖維表面光滑，表面惰性大，與樹脂基體粘接性能差，易受沖擊損傷。為充分發(fā)揮碳纖維優(yōu)異的力學性能，必須對碳纖維表面進行改性。本文基于巰基烯點擊化學制備出碳納米管接枝碳纖維多尺度增強體并對其增強機理進行研究。利用傅里葉紅外光譜、X射線光電子能譜和熱重等分別對改性前后碳纖維和碳納米管表面官能團種類、表面元素種類和含量、接枝率進行表征；然后以這類

3、新型多尺度增強體為增強材料，以環(huán)氧樹脂為基體材料，利用熱壓成型的方法制備出復(fù)合材料，并對其力學性能和斷口形貌進行表征，研究這類新型增強體的增強機理。具體研究內(nèi)容如下：1.利用濃HNO3和濃H2SO4對碳纖維氧化處理，使其表面產(chǎn)生OH、COOH等活性基團，然后將γ巰丙基三甲氧基硅烷（KH590）在酸性條件下水解，水解后的OH與碳纖維表面的OH在高溫下縮合，從而制備出巰基功能化的碳纖維并對其進行表征。實驗結(jié)果表明，KH590已成功接枝到碳纖

4、維表面，且接枝率約為2.17%；2.本文利用兩種不同類型的雙鍵，丙烯酸酯類雙鍵和乙烯基醚類雙鍵功能化碳納米管，丙烯酸酯類雙鍵選擇γ（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH570），乙烯基醚類雙鍵為烯丙基縮水甘油醚（AGE）。首先，利用HNO3和H2O2對碳納米管進行氧化處理，在其表面引入OH、COOH等活性基團；然后，將γ（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH570）在酸性條件下水解，水解后的OH與碳納米管表面的OH在高溫下縮合，從而制備

5、出KH570功能化的碳納米管并對其進行表征。同法可制得γ氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）功能化的碳納米管，在碳納米管表面引入NH2，然后利用NH2與環(huán)氧基團的反應(yīng)將烯丙基縮水甘油醚中的雙鍵引入碳納米管表面。實驗結(jié)果表明，KH570和AGE均已成功接枝到碳納米管表面，接枝率分別為6.39%和7.86%；3.巰基烯點擊化學反應(yīng)機理取決于雙鍵類型，本文設(shè)計出三種不同類型的巰基烯反應(yīng)體系，并研究其反應(yīng)機理。以NN二甲基甲酰胺為溶劑，安息香雙甲醚