活性碳納米管對纖維復合材料界面及力學性能影響.pdf

1、碳納米管(CNTs)是一種準一維的新型碳材料,其獨特的結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)異的力學、熱學及電學性能,被認為是一種理想的復合材料增強體。然而由于碳納米管易于發(fā)生團聚及與樹脂基體相容性較差,碳納米管在改善樹脂基復合材料性能方面效果并不理想。對商業(yè)化碳納米管進行表面處理,促進其在樹脂基體中的均勻分散及改善與基體的界面結(jié)合是發(fā)揮碳納米優(yōu)異性能的關(guān)鍵。
　　 本文通過對商業(yè)化的多壁碳納米管(MWNTs)表面進行氨基化處理,然后與活性環(huán)氧稀釋劑進

2、行預反應,制備出了一種具有反應活性的碳納米管。將活性碳納米管分散到環(huán)氧樹脂中,通過濕法纏繞工藝制備出T1000碳纖維／環(huán)氧樹脂和聚苯并雙噁唑纖維(PBO纖維)／環(huán)氧樹脂多尺度復合材料。
　　 實驗結(jié)果表明,活性碳納米管的加入能夠顯著降低樹脂的表面能,提高浸潤性,而對樹脂粘度影響不大。加入1wt％活性碳納米管后,T1000碳纖維復合材料NOL環(huán)的拉伸強度和層間剪切強度分別提高了14.7％和27.8％,樹脂與纖維的界面粘結(jié)得到明顯改

3、善；復合材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度由185.9℃提高到201.5℃。
　　 對于PBO纖維／環(huán)氧樹脂復合材料,加入0.5 wt％的活性碳納米管能夠顯著降低樹脂的表面能和樹脂與纖維之間的接觸角,并對樹脂粘度影響不大。同時復合材料NOL環(huán)的拉伸強度、拉伸模量、斷裂伸長率和層間剪切強度分別提高了11.0％、1.9％、16.5％和61.1％。微觀結(jié)構(gòu)分析表明樹脂與纖維的界面粘結(jié)得到明顯改善,復合材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度由128.2℃提高到133.5℃