多壁碳納米管-環(huán)氧樹(shù)脂納米復(fù)合材料的固化行為及其動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究.pdf

1、本文分別采用熱固化和輻射固化制備了多壁碳納米管(MWCNTs)/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，并首次實(shí)現(xiàn)了γ-射線、電子束對(duì)多壁碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的固化。通過(guò)索氏提取法、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、差示掃描量熱法(DSC)和動(dòng)態(tài)熱機(jī)械性能分析法(DMA)測(cè)試了多壁碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合體系的凝膠含量、轉(zhuǎn)化率、熱流曲線以及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能等參量，采用掃描電子顯微鏡(SEM)表征了復(fù)合材料的微觀組織；對(duì)多壁碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的固化行為

2、與動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了較系統(tǒng)研究。通過(guò)三種固化方式制備了碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，考察了固化方式、碳納米管含量及酸化對(duì)碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料固化行為、結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響。 通過(guò)加熱固化的方式制備了碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，結(jié)果表明加入少量碳納米管的復(fù)合體系的凝膠含量比純環(huán)氧樹(shù)脂體系的高；但當(dāng)碳納米管含量達(dá)到1.5wt％后，凝膠含量開(kāi)始下降。復(fù)合材料的貯能模量開(kāi)始是隨著碳納米管含量的增復(fù)合體系的玻璃化溫度的上升，同時(shí)也

3、使得復(fù)合體系的內(nèi)耗增加；但當(dāng)碳納米管的含量達(dá)到2wt％時(shí)，碳納米管易嚴(yán)重團(tuán)聚，造成復(fù)合體系中的缺陷增多，使得復(fù)合體系的內(nèi)耗降低。 通過(guò)γ-射線輻射制備了多壁碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。復(fù)合體系的凝膠含量隨著輻射劑量、光引發(fā)劑含量的增加而增加。由于多壁碳納米管對(duì)活性反應(yīng)中心的影響，轉(zhuǎn)化率隨著碳納米管加入量的增加呈先下降，在碳納米管含量超過(guò)0.5wt％后，開(kāi)始增加的趨勢(shì)。由于碳納米管的加入，復(fù)合體系的DSC曲線在105℃左右處的吸熱

4、峰消失；碳納米管含量為0.5wt％的復(fù)合材料的DSC曲線與其它碳納米管復(fù)合材料的DSC曲線在80℃～150℃區(qū)間的兩個(gè)放熱峰有部分重合；且在250℃左右，殘留的光引發(fā)劑受熱分解，出現(xiàn)了一個(gè)吸熱瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)榉艧岬膮^(qū)間。 通過(guò)電子加速器電子束輻射制備了原料碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料和酸化碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。這兩類(lèi)復(fù)合材料的凝膠含量和轉(zhuǎn)化率都要比純環(huán)氧樹(shù)脂體系的高，原料碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的凝膠含量和轉(zhuǎn)化率隨著碳納米管含量

5、的增加而提高；而對(duì)于酸化碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合體系，凝膠含量和轉(zhuǎn)化率隨著碳納米管的加入量的增加呈先增加，后下降的趨勢(shì)。碳納米管的加入，對(duì)原料碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合體系的溫度-熱流DSC曲線的影響并不明顯，但是酸化碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料在200℃開(kāi)始熱分解。酸化碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的貯能模量是隨著碳納米管含量的增多而降低。碳納米管的加入提高了復(fù)合體系的玻璃化溫度，增加了內(nèi)耗；但當(dāng)碳納米管的含量增加到2wt％時(shí)，碳納米管易團(tuán)聚，內(nèi)