發(fā)布時(shí)間：2021-09-04 07:42

　　以聚酰亞胺（PI）為基體、碳纖維（CF）和碳納米管（CNTs）為復(fù)合增強(qiáng)體,采用熱模壓工藝制備了不同CNTs含量的PI/CF/CNTs復(fù)合材料。采用電子拉力機(jī)、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀和熱重分析儀研究了PI/CF/CNTs復(fù)合材料的力學(xué)性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。結(jié)果表明,與未加CNTs的PI/CF復(fù)合材料相比,CNTs含量為PI質(zhì)量的0.2%時(shí),PI/CF/CNTs復(fù)合材料具有最佳的常溫力學(xué)性能,其中常溫拉伸強(qiáng)度提高19.5%,常溫彎曲強(qiáng)度提高20.6%,常溫層間剪切強(qiáng)度提高14.7%,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度則由357℃提高到451℃;CNTs含量為PI質(zhì)量的0.05%時(shí),PI/CF/CNTs復(fù)合材料具有最佳的高溫力學(xué)性能,其中400℃拉伸強(qiáng)度提高15.8%,400℃彎曲強(qiáng)度提高9.6%,400℃層間剪切強(qiáng)度提高12.8%。CNTs的添加對(duì)PI/CF/CNTs復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性幾乎沒(méi)有影響。 

【文章來(lái)源】：工程塑料應(yīng)用. 2020,48(05)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

不同CNTs含量的PI/CF/CNTs復(fù)合材料的常溫拉伸性能

不同CNTs含量的PI/CF/CNTs復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量曲線如圖8所示。由圖8可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)溫度低于200℃時(shí),隨著溫度的升高,儲(chǔ)能模量逐漸升高,表明在室溫～200℃范圍內(nèi),溫度越高PI/CF/CNTs復(fù)合材料的力學(xué)性能越好,當(dāng)溫度超過(guò)300℃時(shí),儲(chǔ)能模量迅速降低,意味著PI/CF/CNTs復(fù)合材料的力學(xué)性能也會(huì)隨之降低。其次,在低于100℃的低溫區(qū),在同一溫度下CNTs含量為0.2%的PI/CF/CNTs復(fù)合材料具有最高的儲(chǔ)能模量,在300～400℃的高溫區(qū),在同一溫度下CNTs含量為0.05%的PI/CF/CNTs復(fù)合材料具有最高的儲(chǔ)能模量,這與圖1～圖6的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果相吻合,即當(dāng)CNTs含量為0.2%時(shí),PI/CF/CNTs復(fù)合材料具有最佳的常溫力學(xué)性能,當(dāng)CNTs含量為0.05%時(shí),PI/CF/CNTs復(fù)合材料具有最佳的高溫力學(xué)性能。

圖9是不同CNTs含量的PI/CF/CNTs復(fù)合材料的損耗因子曲線(為清晰區(qū)分各曲線,對(duì)各曲線進(jìn)行了上下平移)。從圖9可以發(fā)現(xiàn),相較于PI/CF復(fù)合材料,添加CNTs后,PI/CF/CNTs復(fù)合材料的損耗因子曲線的峰值溫度向高溫方向偏移,以損耗因子曲線的峰值溫度作為復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg),不同CNTs含量的PI/CF/CNTs復(fù)合材料的Tg見(jiàn)表1。由表1可以看出,隨著CNTs含量的增加,PI/CF/CNTs復(fù)合材料的Tg先升高后降低,當(dāng)CNTs含量為0.2%時(shí),PI/CF/CNTs復(fù)合材料的Tg提高幅度最大,由CNTs含量為0%時(shí)的357℃提高到451℃。添加CNTs后,PI樹(shù)脂中的自由體積減少,PI分子鏈運(yùn)動(dòng)受阻,因此復(fù)合材料的Tg升高,當(dāng)添加CNTs的含量過(guò)多時(shí),樹(shù)脂的黏度升高,在固化時(shí)分子鏈運(yùn)動(dòng)能力受阻,活性官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化率降低,樹(shù)脂的交聯(lián)程度降低,因此CNTs的含量過(guò)高后,復(fù)合材料的Tg會(huì)降低。表1 不同CNTs含量的PI/CF/CNTs復(fù)合材料的Tg℃ CNTs含量/% Tg 0 357 0.05 378 0.1 443 0.2 451 0.3 431 0.5 414

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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