與瀝青基碳纖維相匹配樹脂體系及其導(dǎo)熱性能研究.pdf

1、瀝青基碳纖維(pitch-based carbon fiber,PCF)是公認(rèn)的新型高導(dǎo)熱碳纖維,用來制備增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料,可以提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。但樹脂基體的導(dǎo)熱性能并不十分理想,且由于纖維與基體的相容性問題,限制復(fù)合材料性能的發(fā)揮。因此,本論文選用碳納米管(carbon nano-tubes,CNTs)和氧化鋅晶須(ZnOw)改性環(huán)氧(Epoxy,Ep)及氰酸脂(Cyanate Ester,CE)兩種樹脂基體,制備導(dǎo)熱性能優(yōu)越

2、的碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料,對(duì)復(fù)合材料的實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
　　采用XRD、SEM、AFM、XPS等分析測(cè)試手段對(duì)瀝青基碳纖維進(jìn)行表面特點(diǎn)結(jié)構(gòu)分析及表征。針對(duì)瀝青基碳纖維的表面特點(diǎn),對(duì)與之相匹配的Ep樹脂及CE樹脂體系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。
　　首先選取分散碳納米管的表面活性劑、對(duì)氧化鋅晶須進(jìn)行表面改性、確定CNTs與ZnOw的添加比例。實(shí)驗(yàn)表明,十二烷基苯磺酸鈉(DDBS)為表面活性劑對(duì)碳納米管在樹脂基體中的分散效果

3、較好;使用KH560硅烷偶聯(lián)劑改性氧化鋅晶須可以改善樹脂基體的導(dǎo)熱性能;當(dāng)碳納米管與氧化鋅晶須的比例為4:1時(shí),樹脂體系導(dǎo)熱性能最好。
　　然后分別考察CNTs的添加量、CNTs/ZnOw混合填料的添加量對(duì)Ep樹脂和CE樹脂導(dǎo)熱性能、力學(xué)性能、熱學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,通過混合添加方式得到的兩種樹脂基體性能更好;在Ep樹脂體系中,當(dāng)CNTs/ZnOw混合填料含量為6％時(shí),其中導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到0.57W/Km,比未改性Ep樹脂基體提高了

4、3.17倍;在CE樹脂體系中,當(dāng)CNTs/ZnOw混合填料含量為8%時(shí),導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到0.62W/Km,相對(duì)于未改性CE樹脂基體提高了2.38倍;此時(shí),兩種樹脂體系的導(dǎo)熱性能最優(yōu),力學(xué)性能有所提高,熱穩(wěn)定性有較大的改善。
　　采用以上兩種最優(yōu)改性樹脂體系,制備瀝青基碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料,對(duì)其進(jìn)行導(dǎo)熱性能、力學(xué)性能、熱學(xué)性能的測(cè)試。結(jié)果表明,Ep樹脂基復(fù)合材料在CNTs/ZnOw混合填料含量為6%時(shí),導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到5.63W/Km,