活性碳納米管對(duì)纖維復(fù)合材料界面及力學(xué)性能影響.pdf

1、碳納米管(CNTs)是一種準(zhǔn)一維的新型碳材料,其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)及電學(xué)性能,被認(rèn)為是一種理想的復(fù)合材料增強(qiáng)體。然而由于碳納米管易于發(fā)生團(tuán)聚及與樹脂基體相容性較差,碳納米管在改善樹脂基復(fù)合材料性能方面效果并不理想。對(duì)商業(yè)化碳納米管進(jìn)行表面處理,促進(jìn)其在樹脂基體中的均勻分散及改善與基體的界面結(jié)合是發(fā)揮碳納米優(yōu)異性能的關(guān)鍵。
　　 本文通過(guò)對(duì)商業(yè)化的多壁碳納米管(MWNTs)表面進(jìn)行氨基化處理,然后與活性環(huán)氧稀釋劑進(jìn)

2、行預(yù)反應(yīng),制備出了一種具有反應(yīng)活性的碳納米管。將活性碳納米管分散到環(huán)氧樹脂中,通過(guò)濕法纏繞工藝制備出T1000碳纖維／環(huán)氧樹脂和聚苯并雙噁唑纖維(PBO纖維)／環(huán)氧樹脂多尺度復(fù)合材料。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,活性碳納米管的加入能夠顯著降低樹脂的表面能,提高浸潤(rùn)性,而對(duì)樹脂粘度影響不大。加入1wt％活性碳納米管后,T1000碳纖維復(fù)合材料NOL環(huán)的拉伸強(qiáng)度和層間剪切強(qiáng)度分別提高了14.7％和27.8％,樹脂與纖維的界面粘結(jié)得到明顯改

3、善；復(fù)合材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度由185.9℃提高到201.5℃。
　　 對(duì)于PBO纖維／環(huán)氧樹脂復(fù)合材料,加入0.5 wt％的活性碳納米管能夠顯著降低樹脂的表面能和樹脂與纖維之間的接觸角,并對(duì)樹脂粘度影響不大。同時(shí)復(fù)合材料NOL環(huán)的拉伸強(qiáng)度、拉伸模量、斷裂伸長(zhǎng)率和層間剪切強(qiáng)度分別提高了11.0％、1.9％、16.5％和61.1％。微觀結(jié)構(gòu)分析表明樹脂與纖維的界面粘結(jié)得到明顯改善,復(fù)合材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度由128.2℃提高到133.5℃