碳納米管在環(huán)氧樹脂中分散方法研究.pdf

1、碳納米管是一種具有獨特結構和性能的碳結構單質，是理想的聚合物填充改性材料之一。環(huán)氧樹脂是一種性能優(yōu)良應用廣泛的聚合物材料，但是環(huán)氧樹脂的耐疲勞性、耐熱和耐沖擊性能等較差。使用碳納米管對環(huán)氧樹脂進行改性可以制備出具有非常優(yōu)異性能的復合材料，制備的復合材料兼具二者的優(yōu)點，充分發(fā)揮了各自的優(yōu)異性能。由于碳納米管一般情況呈團聚態(tài)，在復合材料制備時難于分散，這一問題成為制備碳納米管/環(huán)氧樹脂復合材料時的一個技術難點。目前，已有眾多學者在實驗室里通

2、過不同的方法制備了碳納米管/環(huán)氧樹脂復合材料，其中能夠用于工業(yè)批量化生產且達到較好的碳納米管分散效果的方法較少。本文以工業(yè)化生產為出發(fā)點，研究采用超聲波法和雙轉子混煉法將碳納米管分散于環(huán)氧樹脂中制備納米復合材料的工藝條件及設備改進。
　　 采用超聲波法分散碳納米管時，針對不同黏度的環(huán)氧樹脂基體分別采用了有溶劑稀釋超聲法和無溶劑超聲波法。有溶劑超聲分散法分散碳納米管時研究了超聲波功率、超聲波處理時間、超聲波脈沖方式、超聲波處理物料

3、量等因素對碳納米管分散效果的影響，研究結果表明，在一定范圍內增大超聲波功率和延長超聲處理時間能夠提高碳納米管的分散效果，采用適宜的脈沖處理方式也能夠改善碳納米管分散效果，每一種規(guī)格參數的超聲波設備的處理能力都是有限的，當處理的物料量超過其處理能力時，碳納米管的分散效果變差;無溶劑超聲法分散碳納米管時首先對超聲波設備進行改進以滿足無溶劑超聲處理的使用要求，然后使用改進后的超聲波設備研究了超聲波工藝參數對碳納米管分散效果的影響，最后依據改進

4、后超聲波設備的實驗結果設計了大容量超聲波分散裝置以實現批量化分散碳納米管。
　　 使用雙轉子混煉法將碳納米管分散到環(huán)氧樹脂中時，混煉轉速、混煉時間、混煉時的操作工藝都會影響碳納米管的分散效果。實驗研究的結果顯示，一定范圍內增大混煉轉速和混煉時間能夠改善碳納米管的分散性能和分布性能?；鞜掁D速主要影響碳納米管的分散性，提高轉速可以減小碳納米管團聚體的體積大小;混煉時間主要影響碳納米管的分布性，延長混合時間可增加納米管團聚體在環(huán)氧樹脂