碳纳米管增强环氧树脂基复合材料的制备及其力学性能.pdf.pdf

第��卷第�期�北京化工大学学报�自然科学版�����.��,��.��
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碳纳米管增强环氧树脂基复合材料的�
制备及其力学性能�
张�昊蔡佩芝赵东林�沈曾民�
�北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室,北京��������
摘要:通过对多壁碳纳米管进行表面处理,用超声分散和模具浇注成型法制备了碳纳米管/环氧树脂纳米复合材�
料。研究了碳纳米管含量和表面处理对碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能和断面形貌的影响,分析了碳纳米�
管对环氧树脂的增强机理。结果表明,随着碳纳米管含量的增加,碳纳米管/环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲�
强度及模量先增加后减小;当碳纳米管的质量分数为�.�% 时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别达�
到最大值��.�����、���.�����和�.������,比纯环氧树脂提高了��.�% 、��.�% 和�.�% ;当碳纳米管的质量分数�
为�.�% 时,拉伸模量达到最大值����.�����,比纯环氧树脂提高了�.�% 。�
关键词:碳纳米管;环氧树脂;复合材料;力学性能�
中图分类号:������
脆,耐疲劳性、耐热性、抗冲击性都比较差,相应地限�
引�言�
制了其广泛的应用。利用性能优良的碳纳米管来作�
碳纳米管自����年被������川发现以来,以其�为增强相对环氧树脂进行改性研究具有很高的现实�
独特的力学性能、电学性能和磁学性能等在复合材�意义�圳�。�
料领域得到广泛的关注。������等�通过测试得到�由于碳纳米管表面不活泼,在制备的碳纳米管/�
多壁碳纳米管的弹性模量可到�����,与金刚石的弹�聚合物复合材料中与聚合物之间的界面作用力较�
性模量处于同一个数量级上。其强度大约是钢的�弱,难以充分发挥碳纳米管优异的性能,因此,需要�
���多倍,而密度却只有钢的六分之一;����等�对其表面进行修饰。碳纳米管的表面修饰方法主要�
研究了多壁碳纳米管的轴向力学性能,得到弹性模�分为物理法和化学法两种,物理法不改变碳纳米管�
量大小为���—��������,弯曲强度为������,压缩�的结构,主要采用表面活性剂或者聚合物来修饰碳�
强度为�������。碳纳米管还具有极高的抗形变能�纳米管。化学法采用强氧化剂来修饰碳纳米管,在�
力,在拉伸为��% 时才会断裂;������等�研究了碳�其表面接枝上某些官能团,改变碳纳米管在溶剂或�
纳米管的弯曲强度,通过实际测试和理论分析的对�者聚合物基体中的分散性,同时碳纳米管表面的官�
比得到碳纳米管具有很好的韧性,最大的弯曲角度�能团还可以与聚合物基体之间有化学反应,生成强�
超过���。。所以碳纳米管被认为是一种理想的复�的界面作用力,充分发挥碳纳米管的优异性能,采用�
合材料的增强体,有望被用来增强聚合物基体从而�强酸处理可对碳纳米管进行切割,利用碳纳米管表�
提高其性能�。�。�面的缺陷把其剪切变短,同时在碳纳米管上接枝一些�
环氧树脂是一种理想的复合材料的