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碳纖維，三乙烯四胺氨基化碳納米管增強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，其拉伸強度達到了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