碳纳米管环氧树脂复合材料的制备及性能研究 .pdf.pdf

中南大学
硕士学位论文
碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备及性能研究
姓名:贾春燕
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:梁叔全
20080602
要摘碳纳米管具有独特的微观结构,极大的长径比和比表面积,优异的力学性能与导电性能,与聚合物复合可开发出许多新型复合材料。本文以环氧树脂为基体,碳纳米管为增强体,用真空浇铸法制备了碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料。研究碳纳米管添加量、分散方式、表面活性剂添加以及碳纳米管镀银处理对制备碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料的力学性能及电学性能的影响,用电化学测试仪和电子万能实验机等仪器对材料的性能进行了测试,用等对复合材料结构进行了表征。结果表明:捎贸ǚ稚⒓罢婵战街尚头ㄖ票柑寄擅坠埽费跏髦春材料具有较好的力学性能和电学性能。柿刻寄擅坠艿募尤胗行岣呋费跏髦春喜牧系牧ρШ偷缪性能,体系出现两个渗流阀值,分别在碳纳米管含量约为%和%时。碧寄擅坠芎课..%时,复合材料的力学性能最佳,复合材料的拉伸强度、拉伸模量、%。蕴寄擅坠苡帽砻婊钚约两写砗螅芨玫靥岣咛寄擅坠茉复合材料中的分散性,从而提高复合材料的力学和电学性能,体系出现两个渗流阀值,分别是表面活性剂的含量约为碳纳米管含量的倍和妒薄5北砻婊钚约恋奶砑恿渴翘寄擅坠艿倍时,复合材料的力学性能最好,相对于添加未表面处理的碳纳米管制备的复合材料,复合材料的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率分别提高了.%、.%和.%。鏊芗聊苁垢春喜牧系牧ρ阅芟陆担孀旁鏊芗梁康脑黾樱复合材料的拉伸强度和拉伸模量都逐渐下降,断裂伸长率逐渐增加。合适含量的增塑剂能有效提高复合材料的电性能,体系中的两个渗流阀值为增塑剂含量约为%和ナ薄冉喜煌椒ㄖ票敢鄹男缘奶寄擅坠埽费跏髦春喜牧希峁表明银粉的加入能提高复合材料的综合性能,尤其是化学镀银方法能使银粉更均匀包覆在碳纳米管上,提高了碳纳米管的分散性以及复合材料的综合性能。体系的两个渗流阀值分别出现在银粉中南大学硕士学位论文摘要
,相对于只添加碳纳米管而言,复合材料的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率分别提高了.%、.%和.%。关键词:碳纳米管;环氧树脂;复合材料;力学性能;电学性能中南大学硕士学位论文摘要
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作者签名:丝作者签名:逊导师日期:至竺墨年首原创性声明学位论文版权使用授权书本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料胛共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。
第一章文献综述前言纳米材料是指粒子平均粒径在韵碌牟牧稀S捎谀擅撞牧铣叽缂。表面积特大,其表面无序排列的原子分数远远大于非纳米尺度材料表面原子所占的百分数,导致了纳米材料具有传统材料所不具备的许多特殊的基本性质,如体积效应、表面效应、高表面活性等。因此纳米材料既是一种多组分物质的分散体系,又是~种新型材料。近年来,将纳米材料分散于聚合物中以提高高分子材料性能的研究日益活跃,并取得了许多可观的成果。纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相,以纳米尺寸的金属、半导体、刚性粒子和其他无机粒子、纤维、碳纳米管等改性剂为分散相,通过适当的制备方法将改性剂均匀地分散于基体材料中,形成一种含有纳米尺度添加材料的复合体系,这一体系材料称之为纳米复合材料。由于分散相的纳米小尺寸效应,大的比表面积和强界面结合效应等特性,使纳米复合材料具有一般工程材料所不具备的优异性能。纳米聚合物复合材料中的纳米单元不仅自身具有特异的表面和体相结构,而且其聚集结构之间的相互作用,以及它与高分子基体间的相互作用都具有特异性,这使得聚合物复合体系呈现出许多特殊性能,其结构和性能关系的研究已成为当前聚合物材料科学研究的热点之一。与传统的聚合物复合材料相比,纳米聚合物复合材料具有优异的力学性能,阻隔性能、热稳定性、电性能及良好的加工性,纳米聚合物复合材料还具有各向异性的特点。因此,纳米聚合物复合材料