纳米碳材料的协同改性对酚醛树脂复合材料性能的影响

摘要

酚醛树脂（PF）是摩擦材料最常用的基体树脂之一，随着产品应用需求的发展，对PF复合材料的耐热性、耐磨性和机械性能有了更高的要求。因此，对PF进行改性，提高PF及其复合材料的性能，实现其性能和应用多样化，具有重要研究价值。氧化石墨烯（GO）和碳纳米管(CNT)的比表面积大、力学性能优异、导热性好，是近年来用于聚合物增强改性研究最为热门的纳米碳材料。本论文采用纳米碳材料GO与CNT的共混物（GC）对PF进行协同增强改性，研究GC在PF中的分散性以及对PF树脂及其复合材料性能的影响；同时探索热致性液晶与GC多元协同改性对PF复合材料性能的影响。 1.采用原位聚合法合成GO/PF、CNT/PF、GC/PF原位树脂，采用FTIR、SEM、XRD、TGA等手段对树脂的结构和性能进行表征，结果表明，SEM观察到纳米碳材料在GC/PF树脂中的分散效果较好，GO/PF和CNT/PF中都有不同程度的团聚现象；与PF相比，GC/PF的初始分解温度提高46 ℃，三种原位树脂中，GC/PF的固化温度最低，表明GO和CNT的协同作用使PF的热性能和固化性能得到改善。 2.分别采用GO/PF，CNT/PF,GC/PF原位树脂，通过共混、辊炼、模压制备复合材料，研究GO和CNT的协同改性对PF复合材料的力学性能、动态力学性能以及摩擦性能的影响。结果表明，GC/PF的力学性能和动态力学性能最好，与纯的PF复合材料相比，GC/PF复合材料的冲击强度提高23.63%，弯曲强度提高37.19%；50 ℃时，GC/PF的储能模量提高1.46GPa；GC/PF的摩擦系数和摩损质量都有降低，其磨损质量比PF降低44%。 3.制备不同GC含量的GC/PF树脂和复合材料，研究GC含量对GC/PF复合材料性能的影响，研究发现，当GC含量为0.25%时，GC/PF原位树脂的热稳定性最佳；GC含量为1%时，GC/PF复合材料的弯曲强度提高37.5%，在250 ℃时，其磨损质量比纯的PF复合材料减少65.8%。 4.采用直接缩聚法合成热致性液晶聚合物（BPTH），将BPTH与GC/PF树脂共混，制备不同BPTH含量的BPTH/GC/PF复合材料，研究GC与BP TH协同改性PF对其复合材料性能的影响。结果表明，BPTH与GC/PF的相容性较差，与GC/PF相比，BPTH/GC/PF的力学性能有所降低,但是BPTH的加入可以改善GC/PF复合材料的摩擦性能，当BP TH含量为2%时，其摩擦因数最为稳定，磨损质量也最低。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 酚醛树脂

1.3 酚醛树脂基摩擦材料

1.4 纳米碳增强材料

1.5 热致性液晶聚合物概述

1.6 本文研究的目的、意义和主要内容

第2章 G C/PF原位聚合树脂的合成与表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 GC/PF复合材料的制备及性能

3.1 引言

3.2 实验部分

3.4 结果与讨论

3.4本章小结

第4章 G C含量对G C/PF复合材料性能的影响

4.1引言

4.2 实验内容

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第5章 BPTH/G C/PF复合材料的制备与性能

5.1引言

5.2 实验部分

5.3 实验结果与讨论

5.4 本章小结

第6章 全文总结

参考文献

个人简历、申请学位期间的研究成果及发表的学术论文

致谢