多壁碳纳米管%2f环氧树脂复合材料的制备及其力学性能研究.pdf

北京化工大学
硕士学位论文
多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备及其力学性能研究
姓名:高新春
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:宋怀河
20060605
多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备及其力学性能研究摘要捎没焖嵫趸桓吣艹ひ湛梢允迪痔寄擅坠茉谑髦械木碳纳米管具有优异的力学性能,独特的微观结构,极大的长径比和比表面积,有望成为先进复合材料的理想增强体。本实验采用模具浇铸法,通过对多壁碳纳米管表面改性,制各了碳纳米管/环氧树脂复合材料,实现了碳纳米管在树脂中的均匀分散。使用、屯蚰懿牧侠旎纫瞧鞫圆牧系慕峁购托阅芙行了测试和表征,并分析了微观结构与性能之间的关系。结果表明:蕴寄擅坠馨匆欢ㄅ浔冉邢认∠跛岽炕倥蛩岷团ㄏ跛嵫化,能够得到纯度高的碳纳米管,在管壁和顶端修饰上许多极性官能团,提高了碳纳米管在环氧树脂中的分散性和溶解度,为进一步制作碳纳米管复合材料打下基础。匀分散,添加量可以达到%以上:对复合材料的力学性能测试分析表明,碳纳米管的添加能对环氧树脂起到既增强又增韧的作用。%春喜牧系睦烨慷群投狭焉斐ぢ食试黾的趋势,弹性模量则明显降低。当碳纳米管的添加量达到ナ保复合材料的综合性能最好,拉伸强度、断裂伸长率分别提高%和ァ8荻愿春喜牧隙狭衙娴姆治觯醪教教至颂寄擅坠茉銮吭鋈偷煌嘈偷奶寄擅坠茉谙嗤难趸跫拖嗤奶砑恿肯露愿机理。
合材料力学性能产生不同的影响。说明对碳纳米管进行氧化处理时,氧化剂的配比和氧化时间十分关键。关键词:多壁碳纳米管,环氧树腊,纳米复合材料,力学性能,增韧
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承蚂作者签名::竺日期:冲从保密论文注释:本学位论文属于保密范围,在土年解密后适用日期:。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编本授权书。非保密论文注释:本学位论文不属于保密范围,适用本授作者签名:本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本的舰定,即:研究生在校攻读学位期问论文工作的知识产权单位属北件和磁盘,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全学位论文。权。导师签名:
第一章绪论引言纳米,荎度单位,扔V谒苤5脑映叨仁埃珹琹等于D擅赘春喜牧墙昀捶展较为迅速的一种新兴复合材料,其概念最早是由⋯在年提出来的。纳米复合材料与宏观的复合材料不同,。聚合物纳米复台剌料且杂谢酆衔镂;澹藁擅滋盍衔7稚⑾嗟挠谢一无机纳米复合材料,由于纳米无机分散相巨大的比表而和有机一无机的强界面,聚合物纳米复合材料的性能在某些方面比一般复合材料有质的差别口传统的聚合物复合材料的设计是基于协同的原理,例如模量很高但很脆的碳纤维与低模量的聚合物复合,可匕【得到具有定刚度利韧性的复合材料。但由此得到的复合材料只能在某几项性能之间进行平衡或折中,例如在提高刚度的同时往往会牺牲韧性,增加韧性又会降低材料的透明性或光洁度。这种局限与分散相的性质有关,传统的分散相的尺度为微米级,它们在材料中容易成为应力集中点簎导致材料在达到群沦的力学性能之前发生破坏聚合物纳米复台材料则有可能突破这些局限。虬纳米尺度粒子填充的聚合物的性能与传统微米粒子填充的有很大的不同。聚合物纳米复合材料的一些性能,例如拉伸强度和模量,也可以用更高填充量的微米粒了填充来得到;而有些特性,如阻隔性能和透明性,是传统的复合材料所不具备的。这是由于纳米粒了的小尺寸效应,一方面,,纳米粒子与聚合物形成非常大的界面,这对复合材料性能的影响很大。依据分散相的形态可将聚合物纳米复合材料分为三大类:分散相在隙嘉纳米尺度缜蛐瘟W,分散相在二维上为纳米尺度琊ね疗,以及分散相只在一维上处于纳米尺度缣寄擅坠芎途。依据分散相所属的材料类别,可以将聚合物纳米复合材料分为聚合物,无机粒予、聚合物/金属等纳米复合材料。根据材料的最终用途,又可以分为结构纳米复合材料和功能纳米复合材料。聚合物摹无机纳米复合材料通过分散相和连续相之间的偶合作用将无机纳米材北京化笱妒畚
性碳结构