一维碳纳米材料环氧树脂复合材料制备与性能及研究.pdf

天津大学
硕士学位论文
一维碳纳米材料/环氧树脂复合材料的制备及性能研究
姓名:王猛
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:封伟
20090501
摘要关键词:碳纳米管碳纳米纤维环氧树脂复合材料本文以一维碳纳米材料寄擅坠堋⑻寄擅紫宋、环氧树脂等原料为基础,旨在探讨制备具有优良性能嫉缧阅堋⒛腿刃阅堋⒒敌阅艿的环氧复合材料。通过机械搅拌、超声分散相结合的方法,制各了具有一定导电性能的复合材料,添加サ奶寄擅撞牧希绲悸蚀锏×痬。固化物的拉伸性能和粘结正拉伸性能都得到较大提高。对比了端羧基丁腈橡胶对环氧树脂的改性效果,发现其对粘结样品的剪切性能有较大影响,添加%,剪切强度提高近丁H仁重分析显示,所选体系具有较好的耐热性能,分解温度在妫‰嫦鸾好挥对固化物耐热性能产生明显影响。差热扫描结果显示,丁腈橡胶与树脂具有良好的相容性。通过酸化碳纳米管共价接枝环氧树脂,制备了一种新型碳纳米管改性环氧体系,固化物具有优异力学性能的复合材料,其断裂伸长率提高了兑陨稀J褂‘二苯甲烷二异氰酸酯改性酸化碳纳米纤维,将改性碳纳米纤维共混填入到改性树脂体系中,制备了一种具有主次增强结构的复合材料,力学性能得到进一步提高。扫描电镜与透射电镜结果显示,碳纳米材料获得了良好的分散,界面结合得到较大改善。通过经典的渗滤理论评价了碳纳米管一环氧树脂复合材料导电性能的变化规律。通过各种参数拟合曲线,推导出了关键指数滴.。得出了基于该体系的电导率随体积分数变化的公式。
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三乃蔓!年王乃签字日期:】口。年独创性声明学位论文版权使用授权书特授权墨洼盘茔可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检或撰写过的研究成果,也不包含为获得叁鲞盘堂或其他教育机构的学位或证∥月本学位论文作者完全了解苤室本茎有关保留、使用学位论文的规定。月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和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人己经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名:签字日期:向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。导师签名:
第一章绪论前言碳纳米管复合材料,是以一种材料为基体,另一种材料为增强体楹隙傻牟牧稀8髦植牧显谛阅苌取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足不同的需求。复合材料的基体材料可分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、铜、镁、钛及各种合金。非金属基体主要有树脂、橡胶、陶瓷、石墨等。增强材料主要有碳纤维、玻璃纤维、石棉纤维、芳纶纤维、硼纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。复合材料由于其优良的性能而被广泛应用于国防、航天、交通、体育等许多领域。近年来发展较快的纳米复合材料成为最具吸引力的部分,世界很多发达国家新材料发展规划都把纳米复合材料放到十分重要的位置。该研究方向主要包括聚合物基纳米复合材料、碳纳米材料功能复合材料、纳米钨铜复合材料【俊年,日本净⊙芯渴笛槭业牡缱酉晕⒕底ḿ曳沟撼悄邢生诟叻直媛释干涞缱酉晕⒕迪录煅槭ǖ缁∩璞钢胁那状碳分子时,意外地发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子,就是现在被称作的“”,即碳纳米管,又名巴基管.。碳纳米管具有典型的层状中空结构,构成碳纳米管的片层之间存在一定的夹角。碳纳米管的管身是准圆管结构,并且大多数由五边形截面所组成。管身由六边形碳环微结构单元组成,端帽部分由含五边形的碳环组成的多边形结构,或者称为多边锥形多壁结构。碳纳米管是一种具有特殊结构断虺寸为纳米量级、轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口囊晃子材料。它主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离,约为,直径一般为。
.。如果将工程材料为基体与碳碳纳米管按照石墨烯片的层数分类可以分为:单壁碳纳米管琒投啾谔寄擅坠,多壁管在开始形成的时候,由于层与层之间很容易成为陷阱中心而捕获各种缺陷,因而多壁管的管壁上通常布满小洞样的缺陷。与多壁碳管相比,单壁碳管是由单层圆柱型石墨层构成,其直径分布范围小,缺陷少,具有更高的均匀一致性。碳纳米管作为一维碳纳米材料,重量轻,六边形结构完美,具有许多优异的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入,其广泛的用途也不断地被发掘出来。在力学性能方面,由于碳纳米管中碳原子采取踊啾萐杂化,踊蠸轨道成分比较大,使碳纳米管拥有高模量、高强度等特点。碳纳米管具有良好的力学性能【弧浚淇估慷瓤梢源锏是钢的叮芏热粗