本文關(guān)鍵詞：納米材料對(duì)玻璃纖維的表面改性及性能研究

  更多相關(guān)文章： 納米材料 玻璃纖維 多巴胺 潤(rùn)濕 導(dǎo)熱

【摘要】：玻璃纖維作為優(yōu)異的增強(qiáng)材料,被廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料的制造中。本論文在有氧潮濕堿性條件下,通過多巴胺氧化自聚合反應(yīng)在玻璃纖維表面形成聚多巴胺涂層,然后選用納米氮化硼、納米二氧化硅、納米氧化鋅三種納米材料對(duì)玻璃纖維表面進(jìn)行改性,其中多巴胺作為納米粒子和玻璃纖維的連接劑,形成納米-微米級(jí)多級(jí)復(fù)合增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。通過傅里葉紅外光譜儀表征玻璃纖維表面的基團(tuán)組成,結(jié)果表明：多巴胺涂層已成功涂覆在玻璃纖維表面。通過X射線光電子能譜(XPS),X射線衍射(XRD),掃描電子顯微鏡(SEM)分別表征玻璃纖維的表面元素組成,物相組成,表面形貌。結(jié)果表明,納米粒子已均勻的沉積在玻璃纖維的表面。本文還研究了適用于玻璃纖維動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試方法,測(cè)試速度和測(cè)試深度對(duì)玻璃纖維動(dòng)態(tài)接觸角的影響,分析探討了潤(rùn)濕規(guī)律,從中選擇合適的樹脂與改性前后的玻璃纖維進(jìn)行復(fù)合,制得氮化硼改性玻璃纖維/尼龍6復(fù)合材料。通過電子萬能試驗(yàn)機(jī)、簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)、邵氏硬度計(jì)、熱失重分析儀(TGA)、導(dǎo)熱系數(shù)分析儀研究不同成分復(fù)合材料的性能。經(jīng)過力學(xué)性能的分析可知,當(dāng)純玻璃纖維含量為30%時(shí),純玻璃纖維增強(qiáng)尼龍6復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、拉伸模量、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均達(dá)到最大值。當(dāng)玻璃纖維含量相同,分別加入多巴胺改性后的玻璃纖維、經(jīng)過納米氮化硼改性后的玻璃纖維制得復(fù)合材料,當(dāng)納米氮化硼含量為10%時(shí),復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度達(dá)到最好,當(dāng)納米氮化硼含量為30%時(shí)復(fù)合材料的邵氏硬度值最大。DTA分析得到,玻璃纖維的加入玻璃纖維的加入,使復(fù)合材料的起始分解溫度、最快熱分解溫度和終止熱分解溫度比純尼龍6均有明顯提高。當(dāng)納米氮化硼加入時(shí),加速了復(fù)合材料的熱分解,使起始分解溫度和最快熱分解溫度均提前。通過導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定可知,加入納米氮化硼后復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)明顯上升,當(dāng)納米氮化硼添加量為材料總質(zhì)量的18%時(shí),復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到最大。
【關(guān)鍵詞】：納米材料 玻璃纖維 多巴胺 潤(rùn)濕 導(dǎo)熱
【學(xué)位授予單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ171.77
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 前言8-21
• 1.1 纖維復(fù)合材料概述8
• 1.2 纖維復(fù)合材料的制備與結(jié)構(gòu)8-10
• 1.2.1 納米填料分散在聚合物基纖維復(fù)合材料8-9
• 1.2.2 納米粒子包覆在纖維表面形成“根-須”結(jié)構(gòu)9-10
• 1.3 納米填料對(duì)聚合物/纖維復(fù)合材料的功能化10-12
• 1.3.1 耐腐蝕性能10-11
• 1.3.2 阻燃性能11
• 1.3.3 導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能11-12
• 1.4 多巴胺12-14
• 1.4.1 多巴胺的結(jié)構(gòu)及聚合機(jī)理12
• 1.4.2 多巴胺對(duì)材料的表面改性研究12-14
• 1.5 潤(rùn)濕現(xiàn)象及其表征14-17
• 1.5.1 潤(rùn)濕現(xiàn)象14-15
• 1.5.2 表面自由能15
• 1.5.3 接觸角和楊氏方程15-16
• 1.5.4 纖維接觸角的測(cè)量方法及研究現(xiàn)狀16-17
• 1.6 聚合物基復(fù)合材料的導(dǎo)熱研究17-19
• 1.6.1 導(dǎo)熱高分子的導(dǎo)熱機(jī)理17-18
• 1.6.2 聚合物基導(dǎo)熱材料的種類18-19
• 1.7 本論文研究目的及意義19-20
• 1.8 本論文研究主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)20-21
• 2 實(shí)驗(yàn)部分21-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料21
• 2.2 本實(shí)驗(yàn)所用主要儀器設(shè)備21-22
• 2.3 表面復(fù)合納米粒子的玻璃纖維的制備22
• 2.3.1 玻璃纖維表面沉積聚多巴胺22
• 2.3.2 玻璃纖維表面涂覆納米粒子22
• 2.4 潤(rùn)濕實(shí)驗(yàn)22-27
• 2.4.1 動(dòng)態(tài)接觸角的測(cè)試方法及原理23
• 2.4.2 測(cè)試操作方法23-26
• 2.4.3 纖維表面能測(cè)試原理和方法26-27
• 2.4.4 改性后的玻璃纖維與尼龍6復(fù)合材料的制備27
• 2.5 改性前后玻璃纖維性能的測(cè)試27-28
• 2.5.1 傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)分析27
• 2.5.2 掃描電鏡(SEM)分析27
• 2.5.3 X-射線衍射(XRD)分析27
• 2.5.4 X-射線光電子能譜(XPS)分析27
• 2.5.5 動(dòng)態(tài)接觸角的測(cè)量27-28
• 2.5.6 不同纖維表面能的計(jì)算28
• 2.6 復(fù)合材料的性能測(cè)試28-30
• 2.6.1 拉伸性能測(cè)試28
• 2.6.2 彎曲性能測(cè)試28
• 2.6.3 缺口沖擊測(cè)試28
• 2.6.4 表面邵氏硬度測(cè)試28
• 2.6.5 熱失重(TGA)分析28-29
• 2.6.6 復(fù)合材料導(dǎo)熱性能測(cè)試29-30
• 3 結(jié)果與討論30-55
• 3.1 改性后玻璃纖維的性能分析30-43
• 3.1.1 改性后玻璃纖維的紅外光譜(FTIR)分析30
• 3.1.2 改性前后玻璃纖維的表面形態(tài)30-31
• 3.1.3 X射線衍射(XRD)分析31-33
• 3.1.4 X射線光電子能譜(XPS)分析33-35
• 3.1.5 單一玻璃纖維動(dòng)態(tài)接觸角分析35-40
• 3.1.6 纖維表面自由能的計(jì)算與分析40-43
• 3.2 納米氮化硼改性玻璃纖維增強(qiáng)尼龍6復(fù)合材料的性能研究43-55
• 3.2.1 玻纖含量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響43-46
• 3.2.2 玻璃纖維表面改性后對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響46-51
• 3.2.3 玻璃纖維表面改性后對(duì)復(fù)合材料熱穩(wěn)定性的影響51-52
• 3.2.4 玻璃纖維表面改性后對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響52-55
• 4 結(jié)論55-57
• 5 展望57-58
• 6 參考文獻(xiàn)58-65
• 7 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文情況65-66
• 8 致謝66

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