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

【摘要】：碳纖維環(huán)氧樹脂基復合材料由于其高強高模、密度低等特點,已經廣泛應用于航天航空、汽車制造、運動器材等領域。然而,韌性低、橫向力學性能差、界面性能差、層間易剝離,使得碳纖維復合材料的應用產生局限性。碳納米管由于其優(yōu)異的力學性能及化學穩(wěn)定性,通過增強樹脂基體可以提高基體的模量和韌性,同時加強碳纖維與樹脂間的界面結合,提高復合材料界面性能。然而,由于碳納米管在樹脂基體中的分散性差,導致其難以發(fā)揮增強體的作用,影響復合材料的性能。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構設計出發(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,為碳納米管增強碳纖維樹脂基復合材料的設計提供基礎。之后制備了MWCNTs-NH2/T700碳纖維多尺度增強單向復合材料。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碳纖維預浸料并制備了復合材料層合板。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進行研究,通過預固化過程使得MWCNTs-NH2/環(huán)氧樹脂復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。固化動力學研究表明,兩種氨基化碳納米管與樹脂基體發(fā)生反應,在反應初期促進環(huán)氧樹脂的固化反應。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)氧樹脂復合材料的層間剪切強度及彎曲強度都有提高,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)氧樹脂碳纖維預浸料,最終制備得到復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活化能,而在高活性固化劑樹脂體系中使反應活化能升高。預固化處理之后,在高活性固化劑體系中,反應活化能降低,碳納米管的分散性提高,環(huán)氧樹脂的彎曲強度提高。
【關鍵詞】：氨基化碳納米管 環(huán)氧樹脂 碳纖維復合材料 預浸料 固化動力學 預固化
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB332
【目錄】：

• 學位論文數據集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)氧樹脂納米復合材料的研究進展21-23
• 1.5 碳納米管/碳纖維多尺度增強環(huán)氧樹脂基復合材料研究進展23-29
• 1.5.1 碳纖維簡介23
• 1.5.2 碳纖維預浸料簡介23-24
• 1.5.3 碳納米管/碳纖維多尺度增強環(huán)氧樹脂基復合材料的研究進展24-29
• 1.6 本文研究內容及意義29-31
• 1.6.1 本文研究目的及意義29
• 1.6.2 本文主要研究內容29-31
• 第二章 不同氨基化碳納米管增強環(huán)氧樹脂及其碳纖維復合材料的制備研究31-67
• 2.1 引言31
• 2.2 實驗部分31-37
• 2.2.1 實驗原料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碳纖維單向復合材料的制備33-34
• 2.2.4 T700碳纖維預浸料的制備34-35
• 2.2.5 T700碳纖維復合材料層合板的制備35
• 2.2.6 測試與表征35-37
• 2.3 結果與討論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 碳納米管增強環(huán)氧樹脂碳纖維預浸料及多尺度增強復合材料的制備研究55-65
• 2.3.3.1 碳納米管/碳纖維/環(huán)氧樹脂單向復合材料力學性能研究55-57
• 2.3.3.2 碳納米管/碳纖維/環(huán)氧樹脂單向復合材料微觀形貌分析57-58
• 2.3.3.3 碳納米管增強碳纖維預浸料的物理性能表征58-60
• 2.3.3.4 預浸料樹脂體系流變學測試60-61
• 2.3.3.5 碳納米管/碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料層合板DMA分析61-62
• 2.3.3.6 碳納米管/碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料層合板力學性能研究62-64
• 2.3.3.7 碳納米管/碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料層合板微觀形貌分析64-65
• 2.4 本章小結65-67
• 第三章 氨基化碳納米管對不同環(huán)氧樹脂體系影響機制研究67-89
• 3.1 引言67
• 3.2 實驗部分67-69
• 3.2.1 實驗原料67-68
• 3.2.2 環(huán)氧樹脂澆注體樣條的制備68
• 3.2.3 預固化過程68
• 3.2.4 測試與表征68-69
• 3.3 結果與討論69-88
• 3.3.1 MWCNTs-NH_2/DGEAC/IPDA體系固化動力學研究69-71
• 3.3.2 氨基化碳納米管對不同環(huán)氧樹脂-胺固化體系影響機制模型71-72
• 3.3.3 預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 預固化過程對氨基化碳納米管/環(huán)氧樹脂體系固化動力學的影響73-82
• 3.3.5 預固化過程對氨基化碳納米管/環(huán)氧樹脂復合材料力學性能的影響82-85
• 3.3.6 預固化過程對氨基化碳納米管/環(huán)氧樹脂復合材料動態(tài)力學性能影響85-86
• 3.3.7 預固化前后MWCNTs-DETDA/DGEAC/IPDA復合材料微觀形貌分析86-88
• 3.4 本章小結88-89
• 第四章 結論89-91
• 參考文獻91-97
• 致謝97-99
• 研究生期間發(fā)表學術論文99-101
• 作者及導師簡介101-103
• 附件103-104

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前4條

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2 李莉香;李峰;;羰基、羧基和羥基表面官能團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/復合材料;2009年02期

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

本文編號：270110