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多壁碳納米管改性玻纖/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備及力學(xué)性能

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2016-03-24  來(lái)源:復(fù)材應(yīng)用技術(shù)網(wǎng)  瀏覽次數(shù):23
       為了充分利用碳納米管(CNTs)優(yōu)異的力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)來(lái)進(jìn)一步提高玻纖/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的模量,本文提出了兩種將CNTs引入復(fù)合材料的方法。第一種方法:將多壁碳納米管( MWCNTs),通過(guò)超聲、高速剪切和三輥機(jī)碾壓等方法分散在低粘度的環(huán)氧樹(shù)脂中,制備MWCNTs/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料基體,但是碳納米管的引入,使得樹(shù)脂的拉伸強(qiáng)度在CNTs含量超過(guò)lwt%后呈下降趨勢(shì),模量的增加也不明顯,最終導(dǎo)致制備的MWCNTs/玻纖/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料改性效果并不理想。第二種方法:在高壓靜電場(chǎng)下,將碳納米管直接附著在玻纖絲束表面,通過(guò)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)CNTs的定向附著,用得到的改性絲束與環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合,制備復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,這種新方法制得的玻纖絲束的力學(xué)性能得到了明顯的改善,模量提高了近30%,相應(yīng)的復(fù)合材料力學(xué)性能也得到明顯提高。接下來(lái)又采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了碳納米管在樹(shù)脂中的分散狀態(tài)以及力學(xué)試樣的斷口形貌。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn),在同等MWCNTs添加量的前提下,用第一種方法制備的玻纖增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的模量提高了不到10%,而第二種方法提高了21%.第二種方法更為有效。

      與碳纖維相比,玻璃纖維具有較大的應(yīng)變率和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),但是玻璃纖維的模量要遠(yuǎn)低于碳纖維,所以有必要研究如何提高玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能,尤其是模量的提高,以使低成本的玻纖可以部分替代碳纖維。
 
       碳納米管具有優(yōu)異的力學(xué)性能,其強(qiáng)度和模量是普通的碳纖維高一個(gè)數(shù)量級(jí),碳納米管自1991年被Iijima發(fā)現(xiàn)以來(lái),一直在復(fù)合材料領(lǐng)域被廣泛關(guān)注,少量碳納米管的加入就可以大大增加樹(shù)脂和纖維的力學(xué)性能,同時(shí)能相應(yīng)提高復(fù)合材料其他方面,如熱性能、電磁性等。

 
資料下載:   多壁碳納米管改性玻纖-環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備及力學(xué)性能.pdf
 
 
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