熱塑性聚合物因其具有高強度、高耐磨性、高彈性、高韌性和抗沖擊等優(yōu)異的性能,被廣泛應用于汽車、醫(yī)療設備、電子設備、工程和民用等領域。但由于傳統(tǒng)的熱塑性聚合物在使用過程中,易在靜載荷或沖擊載荷作用下在材料內(nèi)部或表面產(chǎn)生微裂紋進而減少了其使用壽命和安全性,因此限制了其在一些重要工程和尖端領域的應用。為進一步拓寬熱塑性聚合物的應用領域,探索出一種不僅具有優(yōu)異的力學性能,而且具有自修復特性的熱塑性聚合物復合材料是促進其進一步發(fā)展和應用的重要任務。本文選用熱塑性聚氨酯（TPU）為基體,酸化改性的石墨烯和碳納米管為增強相,采用經(jīng)典溶液共混法制備了具有三種不同復合程度的“G-CNT”雜化結構增強的TPU復合材料。該復合材料不僅具有優(yōu)異的力學性能,而且在微波誘導下能實現(xiàn)微損傷自修復的功能。通過力學性能測試、SEM技術、剪滯理論和有限元數(shù)值模擬方法對TPU復合材料力學性能和微波誘導下的自修復性能進行研究,主要研究內(nèi)容如下:（1）在TPU復合材料力學性能研究方面,首先采用不同的實驗方案制備了石墨烯和碳納米管質(zhì)量比為3:1,且納米填料總含量為1.5%的TPU復合材料。通過對其力學性能研究發(fā)現(xiàn):由石墨烯和碳納米... 

【文章來源】：太原理工大學山西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 自修復材料簡介
    1.2 TPU/CNT/石墨烯/概述
        1.2.1 熱塑性聚氨酯(TPU)
        1.2.2 石墨烯
        1.2.3 碳納米管
        1.2.4 石墨烯-CNT復合結構增強復合材料的研究進展及應用
    1.3 課題研究目的及意義
    1.4 研究內(nèi)容及方法
第二章 不同G-CNT復合結構增強TPU復合材料力學性能研究
    2.1 TPU復合材料力學性能實驗研究
        2.1.1 材料制備
        2.1.2 微觀形貌表征及力學性能測試
        2.1.3 實驗結果及分析
    2.2 建立細觀力學模型及其機理分析
        2.2.1 Cox剪滯理論分析法
        2.2.2 力學模型建立及分析
    2.3 有限元數(shù)值模擬方法
        2.3.1 有限元模擬背景及應用
        2.3.2 有限元建立RVE力學模型
        2.3.3 有限元模擬結果與分析
    2.4 本章小結
第三章 不同G-CNT復合結構增強TPU復合材料的損傷微波自修復行為研究
    3.1 損傷微波修復實驗過程
    3.2 表征及測試
    3.3 G-CNT復合結構中異質(zhì)界面極化誘導下的損傷裂紋修復
    3.4 電磁場模擬
        3.4.1 模型參數(shù)
        3.4.2 模擬結果分析
    3.5 本章小結
第四章 結論與展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]微波調(diào)控石墨烯-碳納米管協(xié)同增強聚氨酯損傷自修復研究[J]. 申亞茹,欒云博,李永存,韓志軍,郭章新.  高分子學報. 2017(04)
[2]碳納米管/石墨烯雜化材料改性環(huán)氧樹脂力學性能研究[J]. 吳俊青,俞科靜,錢坤,曹海建,盧雪峰,孫潔.  材料導報. 2014(10)
[3]石墨烯/碳納米管復合材料的制備及應用進展[J]. 趙冬梅,李振偉,劉領弟,張艷紅,任德財,李堅.  化學學報. 2014(02)
[4]熱塑性聚氨酯及其復合材料的界面形態(tài)與流變特性[J]. 王莉莉,董俠,劉祥貴,邢倩,黃淼銘,胡海青,王篤金.  高分子學報. 2013(03)
[5]石墨烯與多壁碳納米管增強環(huán)氧樹脂復合材料的制備及性能[J]. 衛(wèi)保娟,肖潭,李雄俊,王堉,吳萍.  復合材料學報. 2012(05)
[6]微膠囊自修復材料的研究進展[J]. 馬萬鵬,張偉,趙陽,廖樂平,王思捷,吉小超.  化工新型材料. 2012(06)
[7]石墨烯的制備研究進展[J]. 袁小亞.  無機材料學報. 2011(06)
[8]含Stone-Wales缺陷zigzag型石墨烯納米帶的電學和光學性能研究[J]. 王志勇,胡慧芳,顧林,王巍,賈金鳳.  物理學報. 2011(01)
[9]碳納米管的本征微波吸收特性研究[J]. 彭志華,彭延峰,寧艷桃,彭景翠,郭燕春.  河南科學. 2010(12)
[10]碳納米管改性方法對其與聚氨酯的復合材料性能的影響[J]. 王靜榮.  合成纖維. 2010(10)

博士論文
[1]表面改性碳納米管徑向力學特性的分子動力學模擬研究[D]. 凌翠翠.中國石油大學（華東） 2013

碩士論文
[1]微波調(diào)控石墨烯—碳納米管協(xié)同增強聚氨酯損傷自修復研究[D]. 申亞茹.太原理工大學 2017
[2]基于石墨烯的納米復合材料的制備、結構與性能[D]. 韓曉芳.華東理工大學 2014
[3]熱塑性聚氨酯彈性體性能的研究[D]. 李樾.北京化工大學 2010



本文編號：3179239