碳納米管表面修飾纖維-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料及其性能研究.pdf

1、碳纖維作為功能復(fù)合材料重要的增強(qiáng)體，在國防科技等領(lǐng)域起著非常重要的作用。研究結(jié)果表明，碳纖維自身的拉伸強(qiáng)度以及碳纖維與基體之間界面作用的大小是決定復(fù)合材料力學(xué)性能最為主要的因素。
　　作為一維納米材料，碳納米管由于其優(yōu)異的力學(xué)性能而成為一種很好的納米增強(qiáng)材料。然而，由于碳納米管的化學(xué)惰性及其巨大的長徑比，使其很難溶于水或一般的有機(jī)溶劑。這種難于分散的性質(zhì)限制了它在許多領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　本文首先采用濃硝酸、乙二胺、三乙烯四胺對

2、多壁碳納米管進(jìn)行羧基化、氨基化等功能化改性處理。在此基礎(chǔ)之上利用靜電沉積技術(shù)制備出功能化碳納米管增強(qiáng)碳纖維。并采用樹脂傳遞塑模技術(shù)(RTM)成功制備了碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。對功能化多壁碳納米管的表面形貌以及分散性進(jìn)行了表征。并研究了靜電沉積功能化碳納米管前后碳纖維單絲的表面形貌、化學(xué)組成、拉伸強(qiáng)度以及其與環(huán)氧樹脂浸潤性的變化。最后對碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的斷面形貌及力學(xué)性能進(jìn)行了表征。
　　結(jié)果表明，經(jīng)過功能化改性后的多壁碳

3、納米管其在溶劑中的分散穩(wěn)定性得到了明顯的提高。在最佳的噴射沉積工藝下，碳納米管增強(qiáng)碳纖維形成了一種特殊的多尺度復(fù)合結(jié)構(gòu)。相對于羧基化、乙二胺氨基化碳納米管增強(qiáng)碳纖維，三乙烯四胺氨基化碳納米管增強(qiáng)碳纖維在性能提高方面更具優(yōu)勢。其與環(huán)氧樹脂的接觸角由除膠后的81°下降到了59.8°。在最佳接枝條件下，其拉伸強(qiáng)度達(dá)到了3.65GPa，較除膠后碳纖維提高了42％。在碳納米管接枝量為0.15％時，相比于沒有碳納米管接枝的碳纖維復(fù)合材料，其復(fù)合材料