碳納米纖維改性碳纖維多尺度增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合材料的研究.pdf

1、納米復(fù)合材料是納米科學(xué)技術(shù)與復(fù)合材料相結(jié)合的產(chǎn)物,被廣泛的應(yīng)用在電子電氣、汽車、新能源材料和航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。然而納米材料在基體中難以均勻分散限制了其發(fā)展應(yīng)用,針對(duì)這一問題,通過對(duì)納米材料進(jìn)行處理使其成為分散良好的宏觀集合載體,再將其與基體復(fù)合制備復(fù)合材料,由于該宏觀體呈類似紙張一樣的膜狀,稱之為納米紙。碳納米纖維具有良好的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能,以及較低的成本,在納米復(fù)合材料領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。與碳納米纖維相比,碳纖維是一種尺度更

2、大,更連續(xù)且具有優(yōu)異機(jī)械性能的增強(qiáng)體材料,已被廣泛應(yīng)用于高性能結(jié)構(gòu)復(fù)合材料當(dāng)中。
　　本文首先以碳納米纖維作為原料制備碳納米紙。然后針對(duì)納米紙自身機(jī)械強(qiáng)度不高的問題,利用CNF改性碳纖維制備多尺度增強(qiáng)體,并分別以納米紙和CNF改性碳纖維作為增強(qiáng)相,以TDE-85環(huán)氧樹脂作為基體制備具有導(dǎo)電特性的納米復(fù)合材料。對(duì)所獲得的納米紙、CNF改性碳纖維多尺度增強(qiáng)體及其復(fù)合材料進(jìn)行相關(guān)性能的表征。主要工作如下:
　　(1)采用真空抽濾、

3、物理沉積的方法,制備碳納米紙,探討了不同分散工藝參數(shù)以及粘結(jié)劑的添加對(duì)所制備納米紙的導(dǎo)電性能的影響。對(duì)制備工藝進(jìn)行優(yōu)化,制備四種不同碳納米纖維含量的納米紙,對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)形貌以及電學(xué)性能進(jìn)行表征分析,結(jié)果表明,其電阻率均小于74×10-2Ω?cm。
　　(2)采用澆注法制備納米紙/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料,對(duì)復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)形貌、電學(xué)、熱學(xué)及力學(xué)性能進(jìn)行表征分析。結(jié)果表明當(dāng)溫度達(dá)到100℃左右時(shí),復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)熱機(jī)械性能開始迅速下降,溫度

4、達(dá)到290℃附近材料開始熱分解。納米紙的加入顯著提高了復(fù)合材料的導(dǎo)電性能,其電阻率均小于4.4Ω?cm。
　　(3)設(shè)計(jì)制備了含有連續(xù)碳纖維織物的CNF改性碳纖維多尺度增強(qiáng)體,探討了在制備過程中粘結(jié)劑的添加對(duì)增強(qiáng)體導(dǎo)電性能的影響。制備不同碳納米纖維含量的四種增強(qiáng)體,并表征分析其微觀結(jié)構(gòu)形貌以及電學(xué)性能。與納米紙相比,CNF改性碳纖維多尺度增強(qiáng)體的導(dǎo)電性能更為優(yōu)異,其電阻率均小于3.4×10-2Ω?cm。
　　(4)測(cè)試制備得