学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

TLCP/CNT纳米复合材料的制备与性能

作　者: 黄彩霞
导　师: 苏志锋
学　校: 华南理工大学
专　业: 材料学
关键词: 碳纳米管 热致液晶聚合物 复合材料 力学性能 热稳定性 流变性能
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 31次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


液晶聚合物(liquid crystal polymer, LCP)虽然力学性质和耐热性比普通工程塑料高,但仍不能满足某些特殊用途,为了进一步提高其性能,本课题将热致液晶聚合物(thermotropic liquid crystal polymer, TLCP) Vectra A950 (VA)与具有高强高模高韧性的碳纳米管(CNT)进行复合,对扩大TLCP应用范围具有非常重要的意义。本文在经正交实验优化了的实验条件下,用微型双螺杆挤出机熔融共混和微型注塑机注射成型制备了TLCP/CNT、TLCP/CNTCOOH(CNTCOOH由CNT进行混酸处理后得到)和TLCP/PET/CNT三个体系纳米复合材料。研究了CNT、CNTCOOH及PET/CNT不同用量对纳米复合材料形态结构和性能影响。通过对复合材料结构表征发现,CNT能在基体TLCP中形成良好分散,而CNTCOOH在TLCP基体中具有比较严重的团聚现象出现。加入PET后,PET能起到类似粘结剂的作用抑制皮芯结构的形成,且CNT能在TLCP/PET中形成良好分散。而CNT、CNTCOOH及PET对TLCP的结晶性能影响不大。由于CNT在基体中分散均匀,故TLCP/CNT复合材料的力学性能、热稳定性及流变性能均随着CNT含量增加而提高,且当TLCP/CNT质量比为100/2时各项性能指标达到最佳值。此质量比时,相对纯TLCP来说,TLCP/CNT复合材料的拉伸强度、模量和断裂伸长率提高16%、39%和53%;起始分解温度、热分解10%时温度及最大分解速率时温度提高约5°C;非牛顿指数n提高0.079,而流体稠度指数lgK降低0.297,但TLCP的熔点和结晶温度均不受CNT影响。对CNT进行混酸处理后得到的CNTCOOH虽然仍然具有CNT的管状结构,但因为表面羧基含量太大在TLCP基体中有较严重的团聚现象出现,导致综合力学性能不理想,但复合材料的热稳定性却随着CNTCOOH含量增加而提高,当TLCP/CNTCOOH质量比为100/2时,起始分解温度、热分解10%时温度和最大分解速率时温度比纯TLCP分别提高10°C、11°C和8°C。同时该体系复合材料仍然保持良好的实际加工性能且TLCP的晶粒尺寸、熔点和结晶温度同样不受CNT影响。用直接共混法加入7份PET能进一步提高TLCP/CNT复合材料的性能。且当TLCP/PET/CNT质量比为100/7/1时该复合材料的力学性能最佳,此时复合材料模量、强度、断裂伸长率分别为27.3GPa、189MPa、3.6%。但因为PET热稳定性较差,CNT对PET降解产生的小分子具有吸附作用使得该复合材料的热稳定随着CNT含量提高而降低;但也由于PET部分降解后产生的短链分子的增塑作用使得该复合材料的流变性能和韧性均比TLCP/CNT复合材料有提高。通过对三种复合材料的综合分析,发现用7份PET改性后的TLCP /CNT复合材料即TLCP/PET/CNT复合材料具有最佳的综合性能,且成本较低。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章 绪论  12-28
  1.1 液晶聚合物概论  12-19
    1.1.1 液晶聚合物分类  12-13
    1.1.2 热致液晶制品的皮芯结构  13-14
    1.1.3 液晶聚合物复合材料  14-19
  1.2 碳纳米管概论  19-20
  1.3 聚合物/CNT 复合材料国内外的发展状况  20-25
    1.3.1 碳纳米管在聚合物中分散方法  20-24
    1.3.2 TLCP/CNT 复合材料实例  24-25
  1.4 研究目的和意义  25-26
  1.5 研究内容及创新之处  26-28
    1.5.1 研究内容  26
    1.5.2 本论文的创新之处  26-28
第二章 实验方案  28-34
  2.1 实验原料  28-29
  2.2 实验仪器  29-30
  2.3 实验方法  30-34
    2.3.1 复合材料制备方法  30-32
    2.3.2 分析测试  32-34
第三章 结果与讨论  34-75
  3.1 复合材料加工工艺优化结果分析  34-38
    3.1.1 正交法确定加工参数  34-35
    3.1.2 TLCP/PET/CNT 体系中PET 加入量的确定  35-36
    3.1.3 PET/CNT 母粒中CNT 分散情况分析  36-37
    3.1.4 TLCP/PET/CNT 中PET 加入方式确定  37-38
    3.1.5 小结  38
  3.2 改性前后CNT 的FTIR 及拉曼测试分析  38-41
    3.2.1 FTIR 分析  38-40
    3.2.2 拉曼光谱分析  40-41
    3.2.3 小结  41
  3.3 复合材料结构分析  41-50
    3.3.1 注塑样品宏观皮芯结构  41-42
    3.3.2 复合材料微观形貌分析  42-47
    3.3.3 复合材料结晶情况分析  47-49
    3.3.4 小结  49-50
  3.4 复合材料热学性能分析  50-60
    3.4.1 TLCP/CNT 复合材料热重分析  50-51
    3.4.2 TLCP/CNTCOOH 复合材料热重分析  51-52
    3.4.3 TLCP/PET/CNT 复合材料热重分析.  52-57
    3.4.4 复合材料DSC 测试分析  57-59
    3.4.5 小结  59-60
  3.5 复合材料力学性能分析  60-65
    3.5.1 TLCP/CNT 力学性能分析  62-63
    3.5.2 TLCP/CNTCOOH 力学性能分析  63-64
    3.5.3 TLCP/PET/CNT 力学性能分析  64
    3.5.4 小结  64-65
  3.6 复合材料流变性能分析  65-75
    3.6.1 复合材料加工流变性能分析  65-68
    3.6.2 复合材料毛细管流变性能分析  68-73
    3.6.3 小结  73-75
结论  75-77
参考文献  77-86
攻读硕士学位期间发表的学术论文  86-87
致谢  87-88
附件  88

相似论文

  1. PBO/SWNT复合纤维的制备及结构与性能研究,TQ340.64
  2. 长纤维增强铝基复合材料的高速弹丸撞击特性研究,TB332
  3. TZ3Y20A-SrSO4陶瓷基复合材料的制备及摩擦学性能,TB332
  4. Gr/Al-Mg复合材料抗热震与抗烧蚀性能研究,TB332
  5. (ZrB2-ZrO2)/BN复合材料的反应热压烧结及其力学性能,TB332
  6. 超低碳贝氏体钢CO2激光-GMA复合焊接特性研究,TG456.7
  7. Mg-Zn-Y-Zr镁合金的组织结构和力学性能,TG146.22
  8. 锂离子电池用多元Sn合金基碳复合材料的研究,TM912.9
  9. 七坐标数控纤维铺放设备的控制系统及铺放头的研制,TG659
  10. 壳聚糖季铵盐金属配合物的热稳定性研究,O634
  11. 氯代甲氧基脂肪酸甲酯的合成及应用研究,TQ414.8
  12. 多壁碳纳米管负载Au@Pt、Au@Pd核壳结构催化剂的制备及电化学性能研究,O643.36
  13. 废旧聚酯纺织品的回收再利用研究,X791
  14. 凝胶注模SiC-AlN复相陶瓷的制备工艺与性能研究,TQ174.62
  15. ODPA/异构ODA共聚酰亚胺的合成及其性能研究,TQ323.7
  16. 双重/三重响应性复合微球的制备与性能研究,O631.3
  17. 二羧酸金属有机骨架材料的合成、结构及性质研究,O621.13
  18. 表面修饰碳纳米管负载金属纳米催化剂的合成及性能研究,O643.36
  19. 碳纳米管复合修饰物电极及其在电分析化学中的应用,O657.1
  20. 菊芋菊粉制取工艺优化及菊粉凝胶性质的研究,TQ914.1
  21. 席夫碱配合物的合成、表征及抗菌性能研究,O641.4

中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
© 2012 www.xueweilunwen.com