碳納米管-超高分子量聚乙烯纖維的表面改性及性能研究.pdf

1、浙江理工大學(xué)學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得浙江理工大學(xué)或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽名：剮眈簽字日期：2d鄉(xiāng)年羅月tf日浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文碳納米管／超高分子量聚乙烯纖維的表

2、面改性及性能研究碳納米管／超高分子量聚乙烯纖維的表面改性及性能研究摘要YIIIl12l12l19lf11lll3l811)8IIF超高分子量聚乙烯(UHMWFE)纖維是20世紀70年代初研制成功的高性能有機纖維，其相對分子質(zhì)量一般在150萬以上，具有密度低，高強度，高模量，耐腐蝕，耐沖擊，自潤滑等許多優(yōu)異的性能。盡管如此，UHMWPE在耐熱性，抗蠕變性以及電性能等許多方面仍存在很多的不足。將碳納米管加入超高分子量聚乙烯材料中并通過凍膠紡

3、絲法經(jīng)高倍拉伸制成碳納米管／超高分子量聚乙烯(CNTs／UHMWPE)纖維材料，不僅可以進一步提高UHMWPE的力學(xué)性能，還可以改善其電性能，熱性能和抗蠕變性能。然而，由于超高分子量聚乙烯材料本身的結(jié)構(gòu)特征以及復(fù)合纖維材料在加工中的特殊工藝使得CNTs肘HMwPE纖維材料表面十分光滑，分子極性低，與其他材料難結(jié)合，使它的應(yīng)用受到了一定程度的限制。本論文首先對CNTs／UHMWPE纖維材料的結(jié)晶性能和蠕變回復(fù)性能進行了測試，并用兩個模型分

4、別對蠕變和回復(fù)過程進行了擬合。緊接著針對該纖維表面光滑，結(jié)合性能差的缺點采用鉻酸氧化法對纖維進行表面改性，運用正交實驗法和單因子法找出了本次實驗的最佳的工藝條件，采用掃描電鏡(SEM)，紅外光譜分析fiTm)，浸潤性測試分析了處理后纖維表面性能的變化，通過單纖維抽拔實驗分析了處理后纖維與環(huán)氧樹脂的界面結(jié)合性能。得到如下結(jié)論：1碳納米管在CNTs／UHMWPE纖維材料中發(fā)揮著成核劑的作用，提高了纖維的結(jié)晶度。純UHMWPE纖維和cNTs舢

5、『HMWPE纖維的蠕變量都隨著測試溫度的增加而增加，然而在同種條件下，CNTs似HMwPE纖維的形變量小于純UHMWPE纖維。用Burger模型擬合材料的蠕變過程并分析擬合后的參數(shù)發(fā)現(xiàn)，CNTs肘HM聊E的所有參數(shù)(EM，EK，T1M，11K)均大于UHMWPE，說明復(fù)合纖維的彈性，剛性以及抗永久形變的能力都比純纖維高。用Weibull分布模型描述了材料的回復(fù)過程，擬合后得到材料蠕變中的三種形變量，發(fā)現(xiàn)相對于純UHMWPE，CNTs／U