柔性胺接枝碳纳米管增强环氧树脂复合材料的研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:saarelff
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碳纳米管(Carbon Nanotubes,简称CNTs)是一种性能优异的、有着广泛用途的新型一维纳米材料。近年来,CNTs以其良好的力学性能、电性能和热性能,被越来越多的应用在航空、航天、电子和生物领域。在复合材料方面,CNTs也常用作增强剂,提高树脂的机械强度。聚醚胺是一种柔性胺,其分子结构中含有胺基(-NH2)和醚键(-C-O-C-),被广泛的用作环氧树脂的中低温固化剂。因为聚醚胺含有胺基和醚键等柔性基团,所以使用它固化的环氧树脂具有良好的韧性和耐冲击性,但同时也会导致材料机械强度的降低。本文通过对碳纳米管进行官能化处理,将聚醚胺(T403)接枝在CNTs的侧壁上,形成酰胺基团(-CONH2)官能化的多壁碳纳米管(f-MWNTs)。再将其加入环氧树脂Epon 828中,充分利用CNTs的刚性和T 403的柔性,将两者的优点综合在一起,实现对碳纤维/环氧树脂复合材料增强增韧的目的。通过傅立叶变换红外分析(FTIR)、热失重分析(TGA)、X射线光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)进行表征了酰胺基官能化的碳纳米管,结果表明T403被成功接枝在在碳纳米管上。通过对制备出的树脂浇注体和T700碳纤维单向复合材料进行力学性能测试,显示CNTs经过表面柔性胺接枝后,改善了Epon 828环氧树脂与碳纤维的界面结合状况。加入f-MWNTs可以提高Epon 828树脂浇注体和单向复合材料的储能模量和Tg。随着f-MWNTs的含量增加,复合材料的弯曲模量逐渐增加,而树脂浇注体和单向复材的其它力学性能呈现上升后有所降低的趋势。
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