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1、國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,離不開高性能材料。環(huán)氧樹脂(EP)因其優(yōu)異的電絕緣性能、強(qiáng)粘附力、良好的耐化學(xué)穩(wěn)定性被廣泛應(yīng)用在電子電氣、航空航天、機(jī)械制造及建筑建材等領(lǐng)域,同時(shí)也引起了眾多研究學(xué)者的關(guān)注。伴隨著各個(gè)領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅芤蟮奶岣撸h(huán)氧樹脂的改性也隨之發(fā)生著變化。對(duì)于環(huán)氧樹脂的改性研究經(jīng)歷了從橡膠彈性體改性到無機(jī)納米粒子改性的過渡,這為后人的深入研究積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。尤其是無機(jī)碳材料的出現(xiàn),如碳納米管(CNTs),因其優(yōu)異的綜合性能,更是
2、被眾多研究學(xué)者所青睞。相關(guān)研究也表明,少量的CNTs加入環(huán)氧樹脂中,能夠顯著增強(qiáng)復(fù)合材料的力、熱性能;然而隨著碳納米管加入量的增多,對(duì)環(huán)氧樹脂電氣絕緣性能是否有影響,這是當(dāng)前電工用環(huán)氧樹脂改性研究的熱點(diǎn)。
本實(shí)驗(yàn)以雙酚A環(huán)氧樹脂/酸酐體系為基體,將CNTs引入,利用一維納米粒子的增韌作用、CNTs表面絕緣化處理對(duì)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的抑制作用,從而來實(shí)現(xiàn)增韌環(huán)氧樹脂的同時(shí)又能改善復(fù)合材料的絕緣性能。本文對(duì)多壁碳納米管(MWCNTs)進(jìn)行混
3、酸氧化功能化(MWCNTs-OH)、二氧化硅表面包覆功能化(SiO2@MWCNTs)和硅烷偶聯(lián)劑 KH560二次處理SiO2@MWCNTs(KH560-SiO2@MWCNTs),然后用其來改性雙酚A型環(huán)氧樹脂。以甲基六氫鄰苯二甲酸酐為固化劑,通過溶液共混法制備出了MWCNTs-OH/EP、SiO2@MWCNTs/EP、 KH560-S iO2@MWCNTs/EP復(fù)合材料以及KH560-SiO2@MWCNTs/O-MMT/EP復(fù)合材料。用
4、傅立葉紅外光譜(FI-IR)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)對(duì)碳納米管的包覆效果進(jìn)行了表征,并測(cè)試了復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、熱分解溫度、馬丁耐熱溫度、介常介損、體積電阻率、擊穿強(qiáng)度。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:用二氧化硅包覆多壁碳納米管進(jìn)行表面絕緣化處理,包覆效果明顯;SiO2@MWCNTs經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑KH560二次處理后,當(dāng)KH560-SiO2@MWCNTs摻雜量為0.5 wt%時(shí),KH560-S iO2@MWCNTs/
5、EP復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度達(dá)到最大值,分別為36.2 kJ·m-2、134.5 MPa,較純環(huán)氧樹脂固化材料提高了144.6%、49.4%;當(dāng)繼續(xù)引入O-MMT后,KH560-SiO2@MWCNTs/O-MMT/EP復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度有所下降;在制備的所有類型復(fù)合材料中,KH560-SiO2@MWCNTs/EP的熱分解溫度最高,較純環(huán)氧樹脂提高了21.55℃;復(fù)合材料的介電常數(shù)和介電損耗受碳納米管功能化方式和含量共同影響,SiO2
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