碳納米管海綿-聚合物基復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制及性能研究.pdf

1、國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：TB33學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：620密級(jí)：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文工學(xué)碩士學(xué)位論文碳納米管海綿聚合物基復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制及性能研究碩士研究生：王寵樂導(dǎo)師：李宜彬教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：材料學(xué)所在單位：航天學(xué)院答辯日期：2013年7月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要碳納米管憑借其優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)性能而備受關(guān)注，以碳納米管作為增強(qiáng)體的聚合物基復(fù)合材料更是研究熱點(diǎn)。然而，由于碳

2、納米管管徑小，表面能大，極易纏結(jié)、團(tuán)聚在一起，嚴(yán)重影響其在聚合物中的均勻分散及含量。為解決這一難題，本文提出通過將碳納米管自組裝成具有骨架結(jié)構(gòu)的三維宏觀體——碳納米管海綿(carbonnanotubesponge)，再將其與樹脂基體復(fù)合，從而得到分散均勻、含量可控的碳納米管聚合物基復(fù)合材料。隨后，從復(fù)合材料界面出發(fā)，利用樹枝狀大分子聚丙烯亞胺(PPI)對(duì)碳納米管海綿進(jìn)行改性，制備了PPI改性碳納米管海綿PMMA復(fù)合材料，以期能夠增強(qiáng)碳納

3、米管與聚合物基體之間的親和性，從而提高復(fù)合材料的界面強(qiáng)度，為碳納米管海綿復(fù)合材料的后續(xù)研究提供具有參考價(jià)值的實(shí)驗(yàn)成果及其實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。本論文以二茂鐵，二氯苯分別作為先驅(qū)催化劑和碳源，利用化學(xué)氣相沉積的方法制備得到碳納米管海綿。其宏觀形態(tài)類似于傳統(tǒng)海綿，彈性好；微觀結(jié)構(gòu)是由多壁碳納米管相互搭接組成的，其中存在大量的孔隙，管徑為30~50nm，孔隙直徑為幾納米到數(shù)微米，孔隙率高達(dá)99.7%。該碳納米管海綿具有良好的導(dǎo)電性，電導(dǎo)率約為1.

4、63Scm1。通過改變工藝參數(shù)，能夠?qū)μ技{米管海綿的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控。采用直接灌注法及原位聚合法制備了碳納米管海綿PMMA復(fù)合材料。碳納米管均勻分布于聚合物中，有效地解決其分散性問題。碳納米管海綿的加入可賦予絕緣基體材料PMMA一定的導(dǎo)電性，其電導(dǎo)率約為0.16Scm1。該復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度較基體材料提高23%，抗拉強(qiáng)度較基體材料提高47%，彈性模量提高27%。從界面問題出發(fā)，研究碳納米管海綿PMMA復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制，對(duì)碳納米管海綿進(jìn)