中空碳球的制備及其環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的性能研究.pdf

1、本文制備了微米尺寸的中空碳球(M-HCM)和納米尺寸的中空碳球(N-HCM)，并將兩種不同尺寸的中空碳球(HCM)加入環(huán)氧樹脂中，制備HCM/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，對比兩種不同尺寸的HCM對環(huán)氧樹脂性能的影響。采用掃描電鏡(SEM)、紅外光譜分析、X射線電子能譜分析(XPS)和拉曼對HCM的微觀形貌進(jìn)行表征，并研究了不同尺寸的HCM對環(huán)氧樹脂基體的密度、機(jī)械力學(xué)性能、尺寸熱穩(wěn)定性、導(dǎo)熱系數(shù)、熱穩(wěn)定性和介電性能的影響。研究結(jié)果表明隨著M-HC

2、M的含量從1wt％增加到9wt％，環(huán)氧樹脂基體的密度逐漸下降，M-HCM/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的壓縮強(qiáng)度相比于純的環(huán)氧樹脂只是略有下降，同時(shí)復(fù)合材料的壓縮模量和彎曲模量隨著M-HCM含量的增加而增加。當(dāng)HCM的添加含量是1wt％時(shí)，在相同的HCM的添加含量下，N-HCM對環(huán)氧樹脂性能的增強(qiáng)作用更加明顯，N-HCM/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的壓縮強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度基本與純的環(huán)氧樹脂的壓縮強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)相等，說明N-HCM加入環(huán)氧樹脂基體中能夠?qū)崿F(xiàn)在降低材料

3、密度的同時(shí)能夠保持環(huán)氧樹脂基體的力學(xué)性能。此外，HCM的加入提高了環(huán)氧樹脂的尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。由于M-HCM和N-HCM的結(jié)構(gòu)以及與環(huán)氧樹脂基體的界面相互作用的不同，導(dǎo)致了環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱系數(shù)、AC電導(dǎo)率和介電常數(shù)隨著M-HCM和N-HCM加入表現(xiàn)出不同的變化趨勢。
　　本研究制備N-HCM的添加含量為0.2wt％，0.5wt％，0.8wt％，1.0wt％的N-HCM/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。研究結(jié)果表明:添加0.5wt％的N-HCM的

4、環(huán)氧樹脂復(fù)合材料具有更好的彎曲性能、熱穩(wěn)定性、導(dǎo)熱系數(shù)、玻璃化轉(zhuǎn)溫度和儲(chǔ)能模量。尺寸穩(wěn)定性和介電常數(shù)隨著N-HCM的添加含量的增加而增加。未改性的N-HCM與環(huán)氧樹脂的相容性較差，為了改善N-HCM與環(huán)氧樹脂的相容性，采用多巴胺對N-HCM進(jìn)行表面改性，制備多巴胺包覆N-HCM中空碳球(PDA@HCM)，并研究了PDA@HCM對環(huán)氧樹脂基體彎曲力學(xué)性能、導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、熱穩(wěn)定性、耐熱性能和介電性能的影響。研究結(jié)果表明:添加0.5w