多壁碳纳米管增强环氧胶粘剂的性能

摘要

为了充分发挥陶瓷材料抗压性能好和碳纤维材料高比刚、高比强、耐冲击性能好等优点,实现两者稳定、高效的连接,采用多壁碳纳米管(MWCNTs)对环氧胶粘剂进行增强改性,探讨了MWCNTs添加量以及胶层厚度对CFRP-陶瓷接头剪切强度和断裂模式的影响。3D轮廓仪、旋转流变仪、综合热分析仪及胶接接头力学性能测试结果表明:MWCNTs提高了CFRP-陶瓷接头的剪切强度,当MWCNTs质量分数为1.00%、胶层厚度为0.5 mm时,接头剪切强度达到最大值20.01 MPa,提高了19.96%;同时,不同胶层厚度的CFRP-陶瓷接头经历不同的失效阶段,胶层厚度为0.5 mm,表现在搭接区端部胶层开裂,胶层厚度超过1.0 mm,表现在搭接区端部胶层开裂逐渐向胶层内部断裂过渡;在此最优含量下,改性后环氧胶粘剂固化反应速率最大、热分解温度最高、热稳定性最佳,热分解残余剩余率提高了9.57%,但是,纳米颗粒的增强效果与其团聚性能相关,随着纳米颗粒含量增加,改性效果反而降低。