碳納米管-環(huán)氧樹(shù)脂納米復(fù)合材料的制備及力、熱性能影響機(jī)理.pdf

1、環(huán)氧樹(shù)脂因其優(yōu)異的綜合性能而被廣泛應(yīng)用于航空、建筑、機(jī)械、電子等領(lǐng)域。然而環(huán)氧樹(shù)脂固化物脆性大的缺點(diǎn)，在一定程度上限制了它在某些高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，因此環(huán)氧樹(shù)脂的增韌改性一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱門(mén)課題。碳納米管獨(dú)特的一維中空管狀結(jié)構(gòu)賦予了它很高的彈性、強(qiáng)度和模量，被人們認(rèn)為是21世紀(jì)最有前途的增強(qiáng)材料。近年來(lái)針對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的增韌和提高耐熱性方面人們已做了大量的研究工作，然而在碳納米管的長(zhǎng)徑比和功能化方式對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂性能影響方面的報(bào)道尚不多見(jiàn)。<

2、br>　　本文選取兩種不同長(zhǎng)徑比的碳納米管MWCNTs1020和MWCNTs4060（角標(biāo)代表兩種碳納米管的直徑分別為10-20nm，40-60nm）對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行改性，通過(guò)羧基功能化和環(huán)氧基功能化對(duì)碳納米管進(jìn)行表面修飾，并通過(guò)溶液共混法制備C-MWCNTs1020/EP、C-MWCNTs4060/EP、E-MWCNTs4060/EP三種環(huán)氧樹(shù)脂納米復(fù)合材料（C-表示羧基功能化，E-表示環(huán)氧基功能化），利用掃描電鏡SEM表征功能化處理前

3、后的MWCNTs在丙酮中的分散情況。用簡(jiǎn)支梁沖擊儀對(duì)復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，分析了碳納米管增韌環(huán)氧樹(shù)脂的機(jī)理。對(duì)三種雜化材料的彎曲模量、彎曲強(qiáng)度進(jìn)行了表征。同時(shí)研究了碳納米管的長(zhǎng)徑比和功能化方式對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂熱性能的影響。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)環(huán)氧基功能化處理的碳納米管比羧基功能化碳納米管在溶劑中分散性更好;在本研究的摻雜量下無(wú)論采用何種長(zhǎng)徑比的碳納米管，都能在一定程度上提高環(huán)氧樹(shù)脂的力學(xué)性能和熱性能。當(dāng)碳納米管摻雜量在0-0.

4、6wt％范圍內(nèi)時(shí)，小直徑碳納米管更有利于試樣力學(xué)性能的提高，當(dāng)C-MWCNTs1020摻雜量為0.6wt％時(shí)其沖擊強(qiáng)度較未摻雜EP提高54.9％。而當(dāng)碳納米管摻雜量在0.6wt％-1.0wt％時(shí)大直徑碳納米管更有利于試樣力學(xué)性能的提高，當(dāng)C-MWCNTs4060摻雜量為0.8wt％時(shí)其沖擊強(qiáng)度較未摻雜EP提高60.8％。碳納米管的功能化方式對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的性能有較大影響，在碳納米管摻雜量相同時(shí)E-MWCNTs4060/EP的力學(xué)性能和熱性能