表面改性碳納米管-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料力學(xué)性能的研究.pdf

1、碳納米管是一種新型的一維納米材料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)，極大的長(zhǎng)徑比和比表面積，有望成為先進(jìn)復(fù)合材料的理想增強(qiáng)體。但是碳納米管本身容易團(tuán)聚，這使得碳納米管在聚合物中難以均勻分散，而且由于碳納米管的表面惰性，使得碳納米管與聚合物之間界面結(jié)合力較弱。這使得碳納米管在復(fù)合材料中的應(yīng)用受到一定的限制。為了解決這些問題，本論文通過對(duì)多壁碳納米管進(jìn)行表面改性處理，以改善碳納米管在環(huán)氧樹脂中的分散性以及和環(huán)氧樹脂之間的界面結(jié)合力。并采用

2、溶液混合法，制備了碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。使用FT-IR、TEM、FE-SEM和萬能材料拉伸機(jī)等儀器對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了測(cè)試和表征，并分析了微觀結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。結(jié)果表明:
　　 （1）在溫和的反應(yīng)條件下，酸處理(VH2SO4/VHNO3=3:1)可使無定型碳和催化劑等雜質(zhì)去除，并且在不損壞碳納米管結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上使MWCNT表面產(chǎn)生羧基、羥基等活性基團(tuán)。酸化處理后的碳納米管經(jīng)進(jìn)一步酰胺化反應(yīng)可在表面接枝三乙烯四胺，實(shí)現(xiàn)

3、碳管的胺功能化。
　　 （2）采用等離子體處理方式對(duì)碳納米管進(jìn)行表面改性處理后，同樣能夠在碳納米管表面接上羰基，胺基等活性基團(tuán)，提高碳納米管在環(huán)氧樹脂中的分散性。
　　 （3）力學(xué)性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，加入原始碳納米管對(duì)環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能的改善并不明顯，且當(dāng)含量大于0.75％后，環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能變差。而加入改性處理后的碳納米管的環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能都有較大的提高。環(huán)氧樹脂力學(xué)性能也與碳納米管的含量相關(guān)，當(dāng)加入原始碳納米管及表面化