SiO2@MWCNTs的制備及環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料性能研究.pdf

1、國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，離不開高性能材料。環(huán)氧樹脂(EP)因其優(yōu)異的電絕緣性能、強(qiáng)粘附力、良好的耐化學(xué)穩(wěn)定性被廣泛應(yīng)用在電子電氣、航空航天、機(jī)械制造及建筑建材等領(lǐng)域，同時也引起了眾多研究學(xué)者的關(guān)注。伴隨著各個領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅芤蟮奶岣?，環(huán)氧樹脂的改性也隨之發(fā)生著變化。對于環(huán)氧樹脂的改性研究經(jīng)歷了從橡膠彈性體改性到無機(jī)納米粒子改性的過渡，這為后人的深入研究積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。尤其是無機(jī)碳材料的出現(xiàn)，如碳納米管(CNTs)，因其優(yōu)異的綜合性能，更是

2、被眾多研究學(xué)者所青睞。相關(guān)研究也表明，少量的CNTs加入環(huán)氧樹脂中，能夠顯著增強(qiáng)復(fù)合材料的力、熱性能;然而隨著碳納米管加入量的增多，對環(huán)氧樹脂電氣絕緣性能是否有影響，這是當(dāng)前電工用環(huán)氧樹脂改性研究的熱點(diǎn)。
　　本實(shí)驗(yàn)以雙酚A環(huán)氧樹脂/酸酐體系為基體，將CNTs引入，利用一維納米粒子的增韌作用、CNTs表面絕緣化處理對導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的抑制作用，從而來實(shí)現(xiàn)增韌環(huán)氧樹脂的同時又能改善復(fù)合材料的絕緣性能。本文對多壁碳納米管(MWCNTs)進(jìn)行混

3、酸氧化功能化(MWCNTs-OH)、二氧化硅表面包覆功能化(SiO2@MWCNTs)和硅烷偶聯(lián)劑 KH560二次處理SiO2@MWCNTs(KH560-SiO2@MWCNTs)，然后用其來改性雙酚A型環(huán)氧樹脂。以甲基六氫鄰苯二甲酸酐為固化劑，通過溶液共混法制備出了MWCNTs-OH/EP、SiO2@MWCNTs/EP、 KH560-S iO2@MWCNTs/EP復(fù)合材料以及KH560-SiO2@MWCNTs/O-MMT/EP復(fù)合材料。用

4、傅立葉紅外光譜(FI-IR)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)對碳納米管的包覆效果進(jìn)行了表征，并測試了復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、熱分解溫度、馬丁耐熱溫度、介常介損、體積電阻率、擊穿強(qiáng)度。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:用二氧化硅包覆多壁碳納米管進(jìn)行表面絕緣化處理，包覆效果明顯;SiO2@MWCNTs經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑KH560二次處理后，當(dāng)KH560-SiO2@MWCNTs摻雜量為0.5 wt％時，KH560-S iO2@MWCNTs/

5、EP復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度達(dá)到最大值，分別為36.2 kJ·m-2、134.5 MPa，較純環(huán)氧樹脂固化材料提高了144.6％、49.4％;當(dāng)繼續(xù)引入O-MMT后，KH560-SiO2@MWCNTs/O-MMT/EP復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度有所下降;在制備的所有類型復(fù)合材料中，KH560-SiO2@MWCNTs/EP的熱分解溫度最高，較純環(huán)氧樹脂提高了21.55℃;復(fù)合材料的介電常數(shù)和介電損耗受碳納米管功能化方式和含量共同影響，SiO2