碳納米管海綿-聚合物基復合材料的增強機制及性能研究.pdf

1、國內圖書分類號：TB33學校代碼：10213國際圖書分類號：620密級：公開工學碩士學位論文工學碩士學位論文碳納米管海綿聚合物基復合材料的增強機制及性能研究碩士研究生：王寵樂導師：李宜彬教授申請學位：工學碩士學科：材料學所在單位：航天學院答辯日期：2013年7月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文摘要碳納米管憑借其優(yōu)異的力學、熱學、電學性能而備受關注，以碳納米管作為增強體的聚合物基復合材料更是研究熱點。然而，由于碳

2、納米管管徑小，表面能大，極易纏結、團聚在一起，嚴重影響其在聚合物中的均勻分散及含量。為解決這一難題，本文提出通過將碳納米管自組裝成具有骨架結構的三維宏觀體——碳納米管海綿(carbonnanotubesponge)，再將其與樹脂基體復合，從而得到分散均勻、含量可控的碳納米管聚合物基復合材料。隨后，從復合材料界面出發(fā)，利用樹枝狀大分子聚丙烯亞胺(PPI)對碳納米管海綿進行改性，制備了PPI改性碳納米管海綿PMMA復合材料，以期能夠增強碳納

3、米管與聚合物基體之間的親和性，從而提高復合材料的界面強度，為碳納米管海綿復合材料的后續(xù)研究提供具有參考價值的實驗成果及其實際應用奠定基礎。本論文以二茂鐵，二氯苯分別作為先驅催化劑和碳源，利用化學氣相沉積的方法制備得到碳納米管海綿。其宏觀形態(tài)類似于傳統(tǒng)海綿，彈性好；微觀結構是由多壁碳納米管相互搭接組成的，其中存在大量的孔隙，管徑為30~50nm，孔隙直徑為幾納米到數微米，孔隙率高達99.7%。該碳納米管海綿具有良好的導電性，電導率約為1.

4、63Scm1。通過改變工藝參數，能夠對碳納米管海綿的微觀結構進行調控。采用直接灌注法及原位聚合法制備了碳納米管海綿PMMA復合材料。碳納米管均勻分布于聚合物中，有效地解決其分散性問題。碳納米管海綿的加入可賦予絕緣基體材料PMMA一定的導電性，其電導率約為0.16Scm1。該復合材料的抗彎強度較基體材料提高23%，抗拉強度較基體材料提高47%，彈性模量提高27%。從界面問題出發(fā)，研究碳納米管海綿PMMA復合材料的增強機制，對碳納米管海綿進