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环氧树脂纳米复合材料制备及性能研究

作　者: 孙睿
导　师: 张明艳
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 环氧树脂多壁碳纳米管蒙脱土力学性能热性能
分类号: TQ323.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

环氧树脂(EP)具有良好的热稳定性、电绝缘性、粘结性、力学性能，成型工艺多样化，性价比比较高，广泛应用于航空/航天、电气/电子等领域。近年来，随着高新技术的发展与应用，各应用领域对高性能环氧树脂材料的需求日益迫切，由于纳米材料具有特殊的尺寸效应、量子效应、界面效应、量子隧道效应等，与基体复合可大幅度提高基体的各种性能。其中包括二维的片层蒙脱土，一维纤维状的碳纳米管，以及零维的球状二氧化硅、二氧化钛等。因此，采用纳米材料改性环氧树脂逐渐成为环氧改性的研究热点。本文采用碳纳米管(MWCNTs)和蒙脱土(MMT)两种纳米材料改性双酚A型环氧树脂。通过溶液共混法制备MWCNTs/EP、 OMMT/EP、OMMT/MWCNTs/EP三种环氧树脂纳米复合材料。扫描电镜SEM表征功能化处理前后的MWCNTs和MMT在丙酮中的分散情况。用简支梁冲击仪对复合材料的冲击强度进行测试，分析了纳米材料增韧树脂基体的机理。对三种杂化材料的弯曲模量、弯曲强度进行了表征。同时研究了纳米材料对MWCNTs/EP、OMMT/EP、OMMT/MWCNTs/EP复合材料的热学性能的影响。实验结果显示，经过羧基化处理的碳纳米管直径较原始碳纳米管有所增加，长径比下降；蒙脱土经过十八烷基季铵盐处理后层间距扩大了将近一倍；OMMT/MWCNTs/EP复合材料冲击强度达到30.4MPa，MWCNTs/EP的冲击强度达到23.1MPa，OMMT/EP复合材料冲击强度达到16.8MPa，较未掺杂环氧树脂分别提高了110%、60.4%、16.7%。OMMT/MWCNTs/EP、MWCNTs/EP、OMMT/MWCNTs/EP复合材料弯曲强度较未掺杂改性环氧树脂分别提高了27.54%、35.74%、54.12%。三种复合材料的热分解温度较未掺杂改性环氧树脂有明显的改善，其中OMMT/MWCNTs/EP复合材料热分解温度较未掺杂改性环氧树脂提高了20℃。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题研究背景及意义  10-11
  1.2 环氧树脂国内外研究现状  11-14
    1.2.1 CNTs 改性环氧树脂  12-13
    1.2.2 蒙脱土/环氧树脂复合材料研究现状  13-14
  1.3 本文主要研究内容  14-16
第2章实验部分  16-27
  2.1 实验原理  16-21
    2.1.1 多壁碳纳米管功能化  16-17
    2.1.2 蒙脱土插层剥离机理  17-19
    2.1.3 环氧树脂固化机理  19-21
  2.2 多壁碳纳米管/蒙脱土/环氧树脂复合材料制备  21-26
    2.2.1 实验原料  21-22
    2.2.2 实验仪器及设备  22
    2.2.3 碳纳米管功能化处理  22-23
    2.2.4 试样制备过程  23-24
    2.2.5 复合材料的制备工艺正交设计过程  24-26
  2.3 性能表征  26
  2.4 本章小结  26-27
第3章结果与讨论  27-43
  3.1 MWCNTs 羧基化效果分析  27-29
  3.2 蒙脱土有机化效果分析  29-32
  3.3 冲击强度及增韧机理分析  32-37
  3.4 弯曲性能  37-38
  3.5 热失重分析  38-41
  3.6 马丁耐热分析  41-42
  3.7 本章小结  42-43
结论  43-44
参考文献  44-49
攻读硕士学位期间发表的学术论文  49-50
致谢  50

环氧树脂纳米复合材料制备及性能研究

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