硅烷偶聯(lián)劑對CNTs-聚合物薄膜及其改性水泥砂漿的影響.pdf

1、混凝土材料是當(dāng)今世界上運用最廣的材料之一，如何改善其高脆性及保障其使用全壽命周期中的可靠性顯得尤為重要。CNTs作為水泥基材料的增強相，一方面可以提高其力學(xué)性能，另一方面可以實現(xiàn)水泥基材料的壓敏性，進(jìn)而有望實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的自監(jiān)測和檢測，目前已經(jīng)成為國內(nèi)外研究熱點。但是由于碳納米管遠(yuǎn)輕于水泥基材料，并且由于水泥基材料是一種多相材料，均勻性差，已有的研究表明碳納米管在水泥基材料中分散困難，界面相容性差，CNTs的增強效果有待進(jìn)一步提高。

2、r>　　本文擬基于工程聚合物具有質(zhì)量輕、性能均勻、與CNTs以及水泥基材料相容性好的特點，同時利用硅烷偶聯(lián)劑的橋梁作用，達(dá)到解決CNTs在水泥基材料中分散問題和相容性問題。本文研究了常用的兩種聚合物乳液（丁苯橡膠乳液（SBR）及聚乙烯醇（PVA））復(fù)合硅烷偶聯(lián)劑(SCA)對不同種類CNTs改性水泥砂漿性能的影響，并采用紅外光譜（FTIR），掃描電鏡（SEM），拉曼光譜（Raman），X射線衍射（XRD）等方法分析了復(fù)合改性水泥砂漿的微觀

3、性能。
　　首先，本文研究了CNTs/SBR改性水泥砂漿體系的力學(xué)性能。當(dāng)水灰比為0.4，SBR摻量為5％時，復(fù)合材料的抗壓與抗折強度趨勢上隨CNTs-COOH摻量的增加而增加，當(dāng)CNTs-COOH摻量為0.5%時較參照組分別提高了97.7%和37.6%；當(dāng)水灰比為0.32，SBR摻量為5%時，復(fù)合材料的抗壓與抗折強度均隨CNTs-COOH摻量的增加先增加后減小，抗折強度在CNTs-COOH摻量為0.1%時較參照組提高了20.6%

4、；在流動度相同的水泥砂漿實驗中，SBR為5%時的復(fù)合材料的抗壓強度與抗折強度隨CNTs-OH摻量的增加先增加后減小，當(dāng)CNTs-OH摻量為0.05%時較參照組分別提高了25.3%和33.1%；齡期實驗顯示，SBR將一直與水泥發(fā)生反應(yīng)，砂漿試塊的力學(xué)性能在365天時較60天與120天的有顯著提高，當(dāng)普通CNTs摻量為0.1%，SBR為5%時，365天的抗壓強度較60天和120天的分別提高了21.6%和17.2%，抗折強度則分別提高了9.6

5、%和10.4%。當(dāng)CNTs-OH摻量為0.1%，SBR為5%時，365天的抗壓強度較60天和120天的分別提高了22.1%和11.7%，抗折強度則分別提高了17%和26.6%。含CNTs-OH的復(fù)合材料的力學(xué)性能要小于含普通CNTs的。微觀實驗顯示SBR對水泥的水化反應(yīng)能夠起到一定的促進(jìn)作用。
　　其次，本文研究了CNTs/PVA改性水泥砂漿體系的力學(xué)性能和吸水率。研究表明，當(dāng)PVA摻量為0.2%時，含0.1%普通CNTs的復(fù)合材

6、料抗壓與抗折強度較參照組分別提高了24.3%與15.8%，而含0.1%CNTs-OH的復(fù)合材料抗壓與抗折強度較參照組分別提高了4.5%與28%，兩種CNTs在0.2%PVA含量的對比結(jié)果顯示CNTs-OH越多越能發(fā)揮SCA的作用從而提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。另外，普通CNTs砂漿試塊的斷裂性能隨著CNTs含量的增加而提高，當(dāng)PVA為0.5%時，摻有0.5%的普通CNTs的斷裂韌度較不摻CNTs的提高了12.55%。
　　最后，為了分

7、析SCA對復(fù)合改性水泥砂漿性能的影響原理，本文還對CNTs/PVA薄膜性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明，通常SCA會降低CNTs/PVA薄膜的力學(xué)性能。但采用合適配比時，薄膜的力學(xué)性能會有所提高。對普通CNTs/PVA薄膜而言，當(dāng)CNTs含量為5%時，SCA使得薄膜的抗拉強度及斷裂伸長率提高了38%和29.1%；對CNTs-OH/PVA薄膜而言，當(dāng)CNTs含量為5%時，SCA使得薄膜的抗拉強度及斷裂伸長率提高了10.9%和11.7%；對CN