论文部分内容阅读
沥青基碳纤维（pitch-basedcarbonfiber，PCF）是公认的新型高导热碳纤维，用来制备增强树脂基复合材料，可以提高复合材料的导热性能。但树脂基体的导热性能并不十分理想，且由于纤维与基体的相容性问题，限制复合材料性能的发挥。因此，本论文选用碳纳米管（carbonnano-tubes，CNTs）和氧化锌晶须（ZnOw）改性环氧（Epoxy，Ep）及氰酸脂(CyanateEster，CE)两种树脂基体，制备导热性能优越的碳纤维增强树脂基复合材料，对复合材料的实际应用提供理论依据和技术支持。采用XRD、SEM、AFM、XPS等分析测试手段对沥青基碳纤维进行表面特点结构分析及表征。针对沥青基碳纤维的表面特点，对与之相匹配的Ep树脂及CE树脂体系进行实验研究。首先选取分散碳纳米管的表面活性剂、对氧化锌晶须进行表面改性、确定CNTs与ZnOw的添加比例。实验表明，十二烷基苯磺酸钠（DDBS）为表面活性剂对碳纳米管在树脂基体中的分散效果较好；使用KH560硅烷偶联剂改性氧化锌晶须可以改善树脂基体的导热性能；当碳纳米管与氧化锌晶须的比例为4:1时，树脂体系导热性能最好。然后分别考察CNTs的添加量、CNTs/ZnOw混合填料的添加量对Ep树脂和CE树脂导热性能、力学性能、热学性能的影响。结果表明，通过混合添加方式得到的两种树脂基体性能更好；在Ep树脂体系中，当CNTs/ZnOw混合填料含量为6%时，其中导热系数达到0.57W/Km，比未改性Ep树脂基体提高了3.17倍；在CE树脂体系中，当CNTs/ZnOw混合填料含量为8%时，导热系数达到0.62W/Km，相对于未改性CE树脂基体提高了2.38倍；此时，两种树脂体系的导热性能最优，力学性能有所提高，热稳定性有较大的改善。采用以上两种最优改性树脂体系，制备沥青基碳纤维增强树脂基复合材料，对其进行导热性能、力学性能、热学性能的测试。结果表明，Ep树脂基复合材料在CNTs/ZnOw混合填料含量为6%时，导热系数达到5.63W/Km，弯曲强度达到186MPa，热稳定性也有所提高；CE树脂基复合材料在CNTs/ZnOw混合填料含量为8%时，导热系数达到8.48W/Km，弯曲强度达到209MPa，热稳定性有明显改善。