碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的研究 CNTs

環(huán)氧樹脂的性質(zhì)

  雙酚A(即二酚基丙烷)型環(huán)氧樹脂即二酚基丙烷縮水甘油醚。在環(huán)氧樹脂中它的原料易得、成本低，因而產(chǎn)量大，用途廣，被稱為通用型環(huán)氧樹脂!例。其大分子的兩端是反應(yīng)能力很強(qiáng)的環(huán)氧基，主鏈上有許多醚鍵，是一種線形聚醚結(jié)構(gòu)，同時主鏈上還有大量的苯環(huán)、次甲基和異丙基。雙酚A型環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu)決定了它的性能有以下特點(diǎn):

(1)是熱塑性樹脂，但具有熱固性，能與多種固化劑、催化劑及添加劑形成多種性能的固化物，幾乎能滿足實(shí)用要求;

(2)樹脂的工藝性能好，固化時基本上不產(chǎn)生小分子揮發(fā)物，可低壓成型，能溶于多種溶劑;

(3)固化物有很高的強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度;

(4)固化物有較高的性和電性能;

(5)固化物有的韌性和性;

(6)主要缺點(diǎn)是性和韌性不高，耐候性差。

  環(huán)氧樹脂是一種環(huán)氧低聚物，與固化劑反應(yīng)可形成三維網(wǎng)狀的熱固性塑料。環(huán)氧樹脂通常是在液態(tài)下成型，經(jīng)常溫或加熱進(jìn)行固化，終的使用目的。作為一種液態(tài)體系的環(huán)氧樹脂具有在固化反應(yīng)過程中收縮率小，固化物的粘接性、性、耐化學(xué)藥品性以及機(jī)械性能和電氣性能的特點(diǎn)，是熱固性樹脂中應(yīng)用較大的一個品種。但環(huán)氧樹脂作為材料使用，又有其自身的缺點(diǎn)，主要的缺點(diǎn)是韌性差(除部分品種外)及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度不高。這些缺點(diǎn)可以通過環(huán)氧低聚物和固化劑的選擇，或采用合適的改性方法在程度上加以克服和改進(jìn)。由于碳納米管的物理化學(xué)性質(zhì)，將它和環(huán)氧樹脂復(fù)合，可環(huán)氧樹脂的各項(xiàng)性能，獲得性能得到的碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。這種材料并不是有機(jī)相和無機(jī)相的簡單加和,而是由碳納米管和環(huán)氧樹脂在納米范圍內(nèi)結(jié)合形成，兩相界面間存在較強(qiáng)或較弱的相互作用，它們的復(fù)合將實(shí)現(xiàn)集無機(jī)、有機(jī)、納米粒子的諸多性質(zhì)于一體的新材料。在研究碳納米管對環(huán)氧樹脂性能的影響方面，己經(jīng)取得了一些進(jìn)展，有的甚至可以稱為突破。其中取得的主要進(jìn)展有: 研究了用碳納米管的環(huán)氧樹脂的拉伸疲勞，發(fā)現(xiàn)其疲勞強(qiáng)度是碳纖維的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度的兩倍: 研究表明，由于碳納米管本身的柔韌性，在復(fù)合材料被時可以起吸收能量的作用，從而環(huán)氧樹脂的強(qiáng)度;把碳納米管分散在環(huán)氧樹脂中，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的粘接性能隨碳納米管含量的增加而;發(fā)現(xiàn)使碳納米管充分分散在環(huán)氧樹脂中,才能獲得性能得到的復(fù)合材料;將表面沉積聚甲基丙烯酸甲酯的碳納米管與環(huán)氧樹脂復(fù)合，發(fā)現(xiàn)添加lwt%的碳納米管可使得環(huán)氧樹脂的斷裂強(qiáng)度11%，靜態(tài)模量21%:將表面接枝三乙烯四胺的多壁碳納米管與環(huán)氧樹脂復(fù)合，發(fā)現(xiàn)由于接枝了三乙烯四胺,碳納米管的團(tuán)聚作用降低了,而且加強(qiáng)了碳納米管與樹脂的界面結(jié)合力:通過研究聚合物復(fù)合膜中碳納米管的斷裂行為，發(fā)現(xiàn)聚合物碳納米管界面的應(yīng)力傳遞能力比碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)力傳遞能力高出10倍。

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