本文關(guān)鍵詞：氨基化碳納米管增強(qiáng)環(huán)氧樹脂及其碳纖維復(fù)合材料的制備研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：碳纖維環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料由于其高強(qiáng)高模、密度低等特點(diǎn),已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車制造、運(yùn)動器材等領(lǐng)域。然而,韌性低、橫向力學(xué)性能差、界面性能差、層間易剝離,使得碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用產(chǎn)生局限性。碳納米管由于其優(yōu)異的力學(xué)性能及化學(xué)穩(wěn)定性,通過增強(qiáng)樹脂基體可以提高基體的模量和韌性,同時加強(qiáng)碳纖維與樹脂間的界面結(jié)合,提高復(fù)合材料界面性能。然而,由于碳納米管在樹脂基體中的分散性差,導(dǎo)致其難以發(fā)揮增強(qiáng)體的作用,影響復(fù)合材料的性能。通過對碳納米管的表面改性可以提高其在樹脂中的反應(yīng)性及分散性,提高其與樹脂的相容性。本文從碳納米管的表面結(jié)構(gòu)設(shè)計出發(fā),將兩種胺類化合物(EDA和DETDA)接枝到碳納米管表面。將表面改性的兩種氨基化碳納米管分散在DGEAC/DETDA環(huán)氧樹脂基體中,通過不同氨基化碳納米管在樹脂基體中的分散性,環(huán)氧樹脂固化動力學(xué)表征對氨基化碳納米管與環(huán)氧樹脂基體的適配性做出研究,為碳納米管增強(qiáng)碳纖維樹脂基復(fù)合材料的設(shè)計提供基礎(chǔ)。之后制備了MWCNTs-NH2/T700碳纖維多尺度增強(qiáng)單向復(fù)合材料。選擇適配的氨基化碳納米管/環(huán)氧樹脂體系,通過溶劑法制備MWCNTs-DETDA/T700碳纖維預(yù)浸料并制備了復(fù)合材料層合板。此外,本文還對氨基化碳納米管在不同環(huán)氧固化劑體系中的固化動力學(xué)進(jìn)行研究,通過預(yù)固化過程使得MWCNTs-NH2/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的性能得到提高。本文將兩種胺類化合物接枝到碳納米管表面,表征結(jié)果表明,MWCNTs-EDA的接枝率比MWCNTs-DETDA高,兩種氨基化碳納米管在乙醇中的分散性較MWCNTs-COOH均有改善。將改性后的碳納米管加入DGEAC/DETDA樹脂體系中,MWCNTs-DETDA的分散穩(wěn)定性更好。固化動力學(xué)研究表明,兩種氨基化碳納米管與樹脂基體發(fā)生反應(yīng),在反應(yīng)初期促進(jìn)環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)。同時,加入0.5wt%MWCNTs-DETDA的樹脂體系玻璃化溫度及彎曲性能較MWCNTs-EDA體系相比提高更多。表明MWCNTs-DETDA與DGEAC/DETDA體系有更優(yōu)異的適配性。兩種碳納米管加入樹脂基體中,制備得到MWCNTs-NH2/T700碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度及彎曲強(qiáng)度都有提高,其中MWCNTs-DETDA/T700/環(huán)氧樹脂彎曲性能提升更高。選擇適配的氨基化碳納米管/環(huán)氧樹脂基體,通過溶劑法制備了MWCNTs-DETDA/T700/環(huán)氧樹脂碳纖維預(yù)浸料,最終制備得到復(fù)合材料層合板的界面性能及彎曲性能均有很大程度的提高。固化動力學(xué)研究表明,氨基化碳納米管在低活性固化劑樹脂體系中降低反應(yīng)活化能,而在高活性固化劑樹脂體系中使反應(yīng)活化能升高。預(yù)固化處理之后,在高活性固化劑體系中,反應(yīng)活化能降低,碳納米管的分散性提高,環(huán)氧樹脂的彎曲強(qiáng)度提高。
【關(guān)鍵詞】：氨基化碳納米管 環(huán)氧樹脂 碳纖維復(fù)合材料 預(yù)浸料 固化動力學(xué) 預(yù)固化
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB332
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-7
• Abstract7-16
• 符號說明16-17
• 第一章 緒論17-31
• 1.1 引言17
• 1.2 環(huán)氧樹脂簡介及研究進(jìn)展17-19
• 1.2.1 環(huán)氧樹脂簡介17
• 1.2.2 環(huán)氧樹脂的改性17-19
• 1.3 碳納米管的特征及研究進(jìn)展19-21
• 1.3.1 碳納米管簡介19-20
• 1.3.2 碳納米管的改性20-21
• 1.4 碳納米管/環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料的研究進(jìn)展21-23
• 1.5 碳納米管/碳纖維多尺度增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料研究進(jìn)展23-29
• 1.5.1 碳纖維簡介23
• 1.5.2 碳纖維預(yù)浸料簡介23-24
• 1.5.3 碳納米管/碳纖維多尺度增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的研究進(jìn)展24-29
• 1.6 本文研究內(nèi)容及意義29-31
• 1.6.1 本文研究目的及意義29
• 1.6.2 本文主要研究內(nèi)容29-31
• 第二章 不同氨基化碳納米管增強(qiáng)環(huán)氧樹脂及其碳纖維復(fù)合材料的制備研究31-67
• 2.1 引言31
• 2.2 實(shí)驗部分31-37
• 2.2.1 實(shí)驗原料31-32
• 2.2.2 氨基化碳納米管的制備32-33
• 2.2.3 環(huán)氧樹脂澆注體樣條及T700碳纖維單向復(fù)合材料的制備33-34
• 2.2.4 T700碳纖維預(yù)浸料的制備34-35
• 2.2.5 T700碳纖維復(fù)合材料層合板的制備35
• 2.2.6 測試與表征35-37
• 2.3 結(jié)果與討論37-65
• 2.3.1 不同氨基化碳納米管的表征37-42
• 2.3.1.1 FT-IR分析37-38
• 2.3.1.2 XPS分析38-40
• 2.3.1.3 TGA分析40-41
• 2.3.1.4 TEM分析41-42
• 2.3.2 不同氨基化碳納米管對環(huán)氧樹脂體系的影響42-55
• 2.3.2.1 氨基化碳納米管的分散穩(wěn)定性研究42-44
• 2.3.2.2 氨基化碳納米管/環(huán)氧樹脂固化動力學(xué)研究44-50
• 2.3.2.3 氨基化碳納米管/環(huán)氧樹脂DMA分析50-52
• 2.3.2.4 氨基化碳納米管/環(huán)氧樹脂力學(xué)性能研究52-53
• 2.3.2.5 氨基化碳納米管/環(huán)氧樹脂彎曲斷面微觀形貌分析53-55
• 2.3.3 碳納米管增強(qiáng)環(huán)氧樹脂碳纖維預(yù)浸料及多尺度增強(qiáng)復(fù)合材料的制備研究55-65
• 2.3.3.1 碳納米管/碳纖維/環(huán)氧樹脂單向復(fù)合材料力學(xué)性能研究55-57
• 2.3.3.2 碳納米管/碳纖維/環(huán)氧樹脂單向復(fù)合材料微觀形貌分析57-58
• 2.3.3.3 碳納米管增強(qiáng)碳纖維預(yù)浸料的物理性能表征58-60
• 2.3.3.4 預(yù)浸料樹脂體系流變學(xué)測試60-61
• 2.3.3.5 碳納米管/碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料層合板DMA分析61-62
• 2.3.3.6 碳納米管/碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料層合板力學(xué)性能研究62-64
• 2.3.3.7 碳納米管/碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料層合板微觀形貌分析64-65
• 2.4 本章小結(jié)65-67
• 第三章 氨基化碳納米管對不同環(huán)氧樹脂體系影響機(jī)制研究67-89
• 3.1 引言67
• 3.2 實(shí)驗部分67-69
• 3.2.1 實(shí)驗原料67-68
• 3.2.2 環(huán)氧樹脂澆注體樣條的制備68
• 3.2.3 預(yù)固化過程68
• 3.2.4 測試與表征68-69
• 3.3 結(jié)果與討論69-88
• 3.3.1 MWCNTs-NH_2/DGEAC/IPDA體系固化動力學(xué)研究69-71
• 3.3.2 氨基化碳納米管對不同環(huán)氧樹脂-胺固化體系影響機(jī)制模型71-72
• 3.3.3 預(yù)固化過程對氨基化碳納米管/環(huán)氧樹脂體系黏度的影響72-73
• 3.3.4 預(yù)固化過程對氨基化碳納米管/環(huán)氧樹脂體系固化動力學(xué)的影響73-82
• 3.3.5 預(yù)固化過程對氨基化碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料力學(xué)性能的影響82-85
• 3.3.6 預(yù)固化過程對氨基化碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料動態(tài)力學(xué)性能影響85-86
• 3.3.7 預(yù)固化前后MWCNTs-DETDA/DGEAC/IPDA復(fù)合材料微觀形貌分析86-88
• 3.4 本章小結(jié)88-89
• 第四章 結(jié)論89-91
• 參考文獻(xiàn)91-97
• 致謝97-99
• 研究生期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文99-101
• 作者及導(dǎo)師簡介101-103
• 附件103-104

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 徐燕;李煒;;國內(nèi)外預(yù)浸料制備方法[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2013年Z3期

2 李莉香;李峰;;羰基、羧基和羥基表面官能團(tuán)對碳納米管電容量的影響(英文)[J];新型炭材料;2011年03期

3 李默宇;梁勝彪;孟慶云;楊小平;;碳纖維濕法纏繞用高模量高韌性環(huán)氧樹脂基體[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2009年02期

4 黃業(yè)青;張康助;王曉潔;;T700碳纖維復(fù)合材料耐濕熱老化研究[J];高科技纖維與應(yīng)用;2006年03期

  本文關(guān)鍵詞：氨基化碳納米管增強(qiáng)環(huán)氧樹脂及其碳纖維復(fù)合材料的制備研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：270110