氣相生長(zhǎng)納米碳纖維的制備及納米碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂性能的研究.pdf

1、本論文以納米碳纖維的制備與應(yīng)用為背景,研究了納米碳纖維的制備方法和工藝優(yōu)化條件,對(duì)所得納米碳纖維的形貌、微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,并初步探索了添加納米碳纖維對(duì)聚合物基復(fù)合材料的力學(xué)性能和電性能影響.實(shí)驗(yàn)中采用氣相生長(zhǎng)法制備納米碳纖維,以苯為碳源、氫氣為載氣、二茂鐵為催化劑、含硫化合物噻吩為生長(zhǎng)促進(jìn)劑,在1150℃-1180℃制備直徑均勻、純凈的納米碳纖維.本實(shí)驗(yàn)制得的納米碳纖維宏觀上主要有兩種形態(tài):薄膜狀和塊狀.SEM及TEM觀察發(fā)現(xiàn),薄膜狀

2、產(chǎn)物主要是大量2-50nm左右的納米碳管組成的纖維束,而塊狀產(chǎn)物主要由大量直徑50-100nm的純凈納米碳纖維組成.拉曼光譜還發(fā)現(xiàn)薄膜狀產(chǎn)物中存在有單壁納米碳管,由此可見(jiàn),如果適當(dāng)控制反應(yīng)條件,利用氣相生長(zhǎng)法是可以制備出純凈、高質(zhì)量、直徑為5-15nm的多壁納米碳管甚至單壁納米碳管的.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),影響納米碳纖維生成量和直徑的主要因素如下:裂解溫度、催化劑揮發(fā)量、噻吩體積含量以及氫氣流量.其中含硫化合物噻吩的添加量對(duì)制備純凈、直徑均勻、性能

3、優(yōu)良的納米碳纖維起關(guān)鍵性作用.加入少量噻吩添加劑能使納米碳纖維的生成量成倍增加,并且納米碳纖維的直徑更加細(xì)化、均勻.綜合考慮納米碳纖維生成量和直徑的關(guān)系,得到了最優(yōu)的工藝參數(shù).納米碳纖維用在復(fù)合材料中集中于三個(gè)方面:作為材料增強(qiáng)體、改善材料導(dǎo)電性和材料的光電性能.本文利用納米碳纖維的優(yōu)良力學(xué)性能,將其作為環(huán)氧樹(shù)脂的增強(qiáng)體,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)納米碳纖維的加入明顯改善了環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的力學(xué)性能和電性能.通過(guò)納米碳纖維的表面處理可將其較好的分散在樹(shù)脂