【摘 要】
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环氧树脂是最重要的热固性树脂之一。它们具有出色的耐化学性和良好的尺寸稳定性,被广泛用于复合材料、保护性涂料、结构粘合剂和电子元件的基体树脂。然而,由于内部的高度交联,及较大的电阻和热阻限制了它们作为抗静电和导热复合材料的应用。传统方法之一是将导电纳米填料例如碳材料（纳米粒子,纳米管,纤维,石墨烯等）和金属纳米线（Cu NWs,Ag NWs等）直接与聚合物基体混合,改善复合材料的上述缺点。银纳米线（
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环氧树脂是最重要的热固性树脂之一。它们具有出色的耐化学性和良好的尺寸稳定性,被广泛用于复合材料、保护性涂料、结构粘合剂和电子元件的基体树脂。然而,由于内部的高度交联,及较大的电阻和热阻限制了它们作为抗静电和导热复合材料的应用。传统方法之一是将导电纳米填料例如碳材料（纳米粒子,纳米管,纤维,石墨烯等）和金属纳米线（Cu NWs,Ag NWs等）直接与聚合物基体混合,改善复合材料的上述缺点。银纳米线（Ag NWs）由于其优异的力学性能,高电导率(6.3×10~7 S·m-1)和热导率（420 W/m K）而被广泛用作导电粘合材料的填充剂。然而,纳米填料由于其较大的比表面积而倾向于聚集,而且裸露的纳米线在极端条件下（如潮湿或酸性环境）使用时容易氧化和腐蚀。本工作分别制备了高长径比的Ag NWs、Ag@C纳米电缆、三维自支撑Ag@C纳米电缆海绵（3D-Ag@C）,并设计了三个体系:EP/1D-Ag NWs体系、EP/1D-Ag@C体系以及EP/3D-Ag@C体系。通过添加不同类型的导电填料构建纳米银网络来增强环氧树脂复合材料的导电导热和力学性能。对于EP/1D-Ag NWs体系,首先,我们成功制备了高长径比的Ag NWs,并通过FT-IR和XRD分析了Ag NWs的形貌及特征官能团。对于EP/1D-Ag NWs复合材料,随着Ag NWs含量的增加,体积电阻率逐渐降低,导热系数逐渐增加;同时EP/1D-Ag NWs复合材料的储能模量从2376 MPa提高到2786 MPa,提高了411 MPa;玻璃化转变温度提高4-7℃,。对于EP/1D-Ag@C体系,我们成功制备了Ag@C纳米电缆,并将其作为导电填料来增强环氧复合材料的性能。随着Ag@C含量的增加,体积电阻率逐步降低,导热系数逐步增加;同时复合材料的储能模量先增加后略有降低,提升最大值为408MPa,玻璃化转变温度提升6-8℃。对于EP/3D-Ag@C体系,首先我们改变了Ag@C纳米电缆的合成方法,得到了三维自支撑Ag@C纳米电缆海绵,再将环氧树脂回填进Ag@C纳米电缆海绵内部形成环氧复合材料,通过这种方式可以进一步提升复合材料的性能。结果表明,随着合成3D-Ag@C的退火温度增加,3D-Ag@C的直径缩小,EP/3D-Ag@C复合材料的体积电阻率从纯环氧树脂树脂的2.1x1016Ω·cm降低到6.1x10~3Ω·cm,导热系数从0.18W/m K提升到0.37 W/m K,提高了105.6%;复合材料的储能模量逐渐增加至2753MPa,而玻璃化转变温度保持不变。
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