论文部分内容阅读
碳纳米管(CNTs)由于自身具有的优异性能被认为是复合材料非常理想的增强体。根据目前的相关研究进展,可知还有一些非常重要的问题仍没有得到有效的解决。其中,碳纳米管在环氧树脂中的分散性问题已成为众多研究人员重点进行研究的对象。针对这一问题,已有很多方法被提出,碳纳米管的分散效果有所提高,但在制备高性能碳纳米管/环氧树脂复合材料的问题中,仍属于关键问题。本文首先研究了多壁碳纳米管(MWNTs)的表面改性问题,制备了三种MWNTs/EP复合材料,讨论了表面改性对MWNTs在树脂中的分散性以及不同含量的添加对三种材料性能的影响;研究了CF/EP复合材料、CF/MWNTs改性EP复合材料、CF/a-MWNTs改性EP复合材料和CF/TETA-MWNTs改性EP复合材料,分别在不同湿热和高温环境作用后的力学性能演变。本文以双酚A环氧树脂为研究对象,将原始MWNTs、酸化a-MWNTs和胺化TETA-MWNTs分别按照0.25wt%、0.5wt%、0.75wt%和1wt%四种含量加入到环氧树脂中制备复合材料,研究其拉伸强度和冲击强度,并采用TEM方法表征多壁碳纳米管的分散性,采用傅立叶红外光谱对复合材料结构进行表征,采用SEM方法分析断口形貌;研究了CF/EP复合材料、CF/MWNTs改性EP复合材料、CF/aMWNTs改性EP复合材料和CF/TETA-MWNTs改性EP复合材料在四种湿热环境(90°C/50%RH、90°C/75%RH、90°C/100%RH和60°C/100%RH)和高温130°C作用前后材料性能的演变;采用傅立叶红外光谱对四种复合材料结构进行表征,分析了环境老化对四种复合材料结构的影响。TEM测试结果表明:MWNTs通过表面改性,在EP中的分散性有所提高。MWNTs/EP的拉伸和冲击性能测试结果表明:加入MWNTs的环氧树脂性能均优于纯环氧树脂;当酸化和胺化的MWNTs含量均达到0.75wt%时,这两种改性EP的力学性能最佳;TETA-MWNTs改性EP性能最佳。红外光谱分析表明:酸化后原始MWNTs已经接枝上了羧基,胺化后的MWNTs已经接枝上了TETA。扫描电镜观察表明:加入了a-MWNTs和TETA-MWNTs之后复合材料的韧性在一定程度上得到了改善。改性前后MWNTs/CF/EP复合材料经湿热和高温作用后,其力学性能均减小,CF/TETA-MWNTs改性EP复合材料保留率最高;材料老化后冲击损伤更大。红外光谱分析表明:四种湿热环境和高温作用后,复合材料树脂基体结构未发生明显改变,进一步说明基体内部未发生化学变化。