納米碳材料-環(huán)氧樹脂復合材料的性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、一維結構的多壁碳納米管(MWCNTs)和二維結構的石墨烯(Graphene)是納米碳材料中非常重要的兩種材料,被廣泛的應用于復合材料的填料。但由于難以在聚合物基質中良好的分散,并且與聚合物基質的界面結合較弱,限制了它們在復合材料中的應用?;诖耍菊撐牟捎酶倪M的Hummers法制備氧化石墨烯(GO)并酸化處理MWCNTs,然后進行表面功能化,在其表面接枝聚合物長鏈。提高了分散性以及與環(huán)氧樹脂的界面結合力。進而通過溶劑共混法制備出功能化G

2、O/環(huán)氧樹脂復合材料、功能化MWCNTs/環(huán)氧樹脂復合材料和功能化(GO+MWCNTs)/環(huán)氧樹脂復合材料,并探討了表面功能化對性能的影響。
   1、通過改進的Hummers法制備具有單層結構、表面含有大量含氧基團(羥基、羰基、環(huán)氧基)的GO。GO的表面功能化分兩步:首先采用含有碳碳雙鍵的硅烷偶聯(lián)劑乙烯基三甲氧基硅烷(A171)對GO進行了表面修飾,得到Si-GO;第二步通過溶液聚合在Si-GO表面接枝甲基丙烯酸(MAA),得

3、到p-GO。紅外、熱失重結果表明已經(jīng)在GO表面接枝上了硅烷偶聯(lián)劑和MAA。BET吸附曲線表明GO的比表面積為326.7 m2/g,孔徑分布較均勻(大約3-5 nm)。XRD和掃描電鏡結果表明GO層與層之間已經(jīng)分開,具有較大的層間距為0.961 nm。分散性和動態(tài)接觸角測試中p-GO較好的親水性表明已經(jīng)在GO表面接枝上了含有羧基的聚合物長鏈。
   2、對MWCNTs進行酸化處理,得到表面含有羧基、羥基的酸化MWCNTs。然后采用

4、與GO表面功能化相同的方法對其表面功能化,并制備功能化MWCNTs/環(huán)氧樹脂復合材料。紅外、熱失重和分散性測試結果表明已經(jīng)在MWCNTs接枝上了A171和MAA。TEM照片顯示相比于純MWCNTs,功能化MWCNTs分散均勻,其直徑增大了12.9 nm。這證明其外表面有一層聚合物包覆。
   3、功能化GO/EP復合材料的阻尼性能分析表明,隨著GO表面修飾的進行,復合材料在常溫和高溫下的損耗模量和儲能模量、玻璃化轉變溫度、阻尼因

5、子tanδ均有較大的提高。GO的表面功能化對復合材料阻尼性能有較大影響。力學性能測試表明,由于能夠提高分散性和界面結合強度,功能化GO能夠顯著的提高EP的力學性能。
   4、功能化MWCNTs/EP復合材料的阻尼性能結果表明,功能化的MWCNTs能夠顯著提高復合材料在高溫區(qū)的阻尼性能。不同含量功能化MWCNTs復合材料的阻尼性能說明,隨功能化MWCNTs加入量的提高,有效阻尼溫域和高性能阻尼溫域向高溫區(qū)移動。當加入量為4%時,

6、相比于純EP,玻璃化轉變溫度提高了10.1℃,tanδ提高了52%。力學性能測試表明,p-MWCNTs/EP的彈性模量提高了60.47%,拉伸強度也提高了51.51%。比較Si-MWCNTs和p-MWCNTs的增強效果發(fā)現(xiàn)分散性和界面結合強度對力學性能有較大影響。
   5、功能化(GO+MWCNTs)/環(huán)氧樹脂復合材料的阻尼性能和力學性能測試表明,一維MWCNTs和二維GO在共混時由于相互隔離,能夠提高各自的分散性。它們之間的

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