反应性碳纳米管的制备及其对环氧树脂力学性能的影响

摘要

环氧树脂拥有较好的综合性能，但其力学性能较低，耐热性差，树脂本身的脆性大，使其应用受到较大限制。碳纳米管作为一种新材料，有着优异的力学、电学和热学性能而被视为一种理想的增强体。然而，尽管碳纳米管复合材料的制备和性能研究已有很多报道，碳纳米管在改善树脂基体力学性能方面并不理想，碳纳米管的分散与树脂的界面结合问题，以及复合材料性能稳定性等都未得到很好的解决。通过有效方法改善碳纳米管的表面状态，促进碳纳米管在环氧树脂基体中的分散性及稳定性，提高与聚合物基体的结合，是制备优良复合材料的关键。
　　 本文以碳纳米管为原料，通过对多壁碳纳米管进行酸化改性，使其表面接上羧基，然后进行酰氯-酰胺化，在表面化学接枝的基础上通过高能超声处理，得到液体反应性纳米增强体，将其加入双酚A型环氧树脂，制备出反应性纳米增强体改性环氧树脂。
　　 通过对反应性纳米增强体进行分析表征，并对其改性环氧树脂的微观形貌、力学性能和热稳定性能进行研究，得到了反应性纳米增强体各组分的最佳配比。研究结果表明，本文制备的反应性纳米增强体在环氧树脂基体中易于分散，并且与树脂基体形成了良好的界面结合，有效地提高了树脂基体的力学性能。加入0.5wt％反应性纳米增强体后，环氧树脂的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了37.5％，40.0％和207.7％，同时玻璃化转变温度可提高17℃。测量环氧树脂与T-700碳纤维的接触角发现，反应性纳米增强体的加入可以改善环氧树脂基体对T-700碳纤维的浸润效果。对环氧树脂固化反应的研究表明，反应性纳米增强体改性后的环氧树脂固化反应活化能降低，具有更高的固化反应活性。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

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第一章 绪论

1.1 CNTs

1.1.1 CNTs的发展

1.1.2 CNTs的独特结构

1.1.3 CNTs的制备方法

1.1.4 CNTs的性能

1.1.5 CNTs的修饰改性

1.1.6 CNTs的应用

1.2环氧树脂

1.2.1环氧树脂的性能

1.2.2环氧树脂的应用

1.3 CNTs/聚合物复合材料

1.3.1 CNTs/聚合物复合材料的制备

1.3.2 CNTs/聚合物复合材料的性能

1.3.3 CNTs/环氧树脂复合材料

1.4本课题的研究目的和主要内容

1.4.1选题的立论、目的和意义

1.4.2本课题的主要研究内容

第二章 实验部分

2.1实验原料

2.2样品的制备

2.2.1 r-CNTs的制备

2.2.2 r-CNTs/环氧树脂纳米复合材料的制备

2.3表征测试与分析

2.3.1红外测试

2.3.2 X射线光电子能谱

2.3.3透射电子显微镜

2.3.4扫描电子显微镜

2.3.5热失重分析

2.3.6动态力学分析

2.3.7 DSC测试分析

2.3.8树脂基体与碳纤维接触角的测量

2.3.9 CNTs/环氧树脂复合材料的力学性能测试

第三章 结果与讨论

3.1 CNTs的测试表征

3.1.1 CNTs的形貌分析

3.1.2 CNTs的红外测试分析

3.1.3 CNTs的X射线光电子能谱(XPS)

3.2 CNTs/环氧树脂复合材料的性能测试

3.2.1 CNTs/坏氧树脂复合材料的力学性能

3.2.2 CNTs/环氧树脂复合材料的热稳定性

3.2.3环氧树脂及其复合材料的机械性能

3.2.4 r-CNTs/环氧树脂基体对T-700碳纤维的浸润效果

3.2.5 r-CNTs/环氧树脂固化反应过程研究

第四章 结论

参考文献

致谢

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