介孔MCM-41改性碳纤维/乙烯基树脂复合材料的制备及其性能研究

摘要

碳纤维复合材料是一种性能优异的复合材料，然而其界面结合性一直是亟待改善的问题。本论文围绕提高碳纤维复合材料界面结合性的目的，采用乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂对介孔MCM-41进行改性，并通过化学接枝的方法接枝到碳纤维表面，研究了不同接枝含量对碳纤维复合材料界面结合性的影响。研究结果发现，表面接枝介孔MCM-41是一种有效提高碳纤维复合材料界面结合力的手段，这是由于介孔材料具有丰富的活性羟基，可以和氧化后的碳纤维上产生的羧基结合生成酯键，而介孔上修饰的乙烯基同样也可以和树脂上的不饱和键形成新的共价键，从而使各相间均以共价键的形式键接；另一方面，接枝在碳纤维表面的介孔粒子起到了类似铆钉的作用，增加了碳纤维表面的粗糙度，使树脂可以更好的和碳纤维进行嵌接。此外，从热重分析结果可以发现介孔粒子MCM-41的加入能够有效的提高碳纤维复合材料的热稳定性，这归因于介孔粒子独特的孔道结构，一方面，树脂分子链能够进入介孔孔道中，形成一种无机-有机相互贯穿的结构，从而限制了分子链的热运动，另一方面，介孔材料的孔道起到了迷宫效应，使产生的易分解物质难以扩散，进而限制了材料的分解。
　　基于介孔材料可以作为载体的基础上，本文也研究了将介孔粒子进行氨基功能化，以原位聚合的方式在介孔粒子表面生长聚苯胺，并将制备出的核壳结构的粒子MCM-41@PANI作为树脂填料，探究了不同含量的MCM-41@PANI粉末对碳纤维复合材料导电性的影响。实验结果表明，添加MCM-41@PANI粉末能够明显提高碳纤维复合材料的导电性。乙烯基树脂复合材料呈电绝缘性，MCM-41@PANI粉末的加入使复合材料各相之间相互搭接形成了导电网络，且随着添加含量的增加，导电网络逐渐完善，添加到一定量后，导电性不再明显提高。TG分析结果表明，添加这种核壳结构的粒子的（MCM-41@PANI/VE/CF）复合材料热稳定性更好。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 碳纤维复合材料的发展及应用研究进展

1.2 碳纤维增强树脂基复合材料改性方法

1.3 介孔材料简介及应用领域

1.4 本论文研究意义与内容

第2章 乙烯基修饰的介孔MCM-41改性碳纤维复合材料的研究

2.1 引言

2.2 实验原料及设备

2.3 实验部分

2.4 结果与讨论

2.5 本章小结

第3章 MCM-41@PANI/乙烯基树脂/碳纤维复合材料导电性研究

3.1 引言

3.2 实验原料及设备

3.3 实验部分

3.4 结果与讨论

3.5 本章小结

第4章 结 论

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果