表面修飾碳納米管-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、碳納米管因其具有優(yōu)異的力學性能，導熱性能及導電性能，從而在聚合物基復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛的研究。碳納米管在聚合物基體中較差的分散性及其與聚合物基體間弱的界面相互作用，嚴重影響了碳納米管/聚合物復(fù)合材料各種物理性能的提升，而碳納米管的表面功能化是解決該問題的有效途徑。本論文采用環(huán)氧樹脂為聚合物基體，通過對多壁碳納米管（MWNT）的表面修飾，制備了不同種類的功能化多壁碳納米管，并將其與環(huán)氧樹脂（epoxy）復(fù)合，制備了功能化碳納米管/環(huán)

2、氧樹脂復(fù)合材料，系統(tǒng)研究了復(fù)合材料中，功能化碳納米管在環(huán)氧樹脂基體中的分散及與環(huán)氧樹脂基體間界面相互作用對復(fù)合材料各種物理性能的影響。
　　 首先，采用超支化聚（脲-氨酯）（HPU）對多壁碳納米管進行了表面共價修飾，然后將此表面修飾多壁碳納米管（MWNT-HPU）與CYD-128 環(huán)氧樹脂復(fù)合，制備了MWNT-HPU/epoxy 復(fù)合材料。分別研究了HPU 修飾對復(fù)合材料中MWNT的分散狀況，及對復(fù)合材料加工性能，彎曲及動態(tài)力學

3、性能，導熱性能，導電性能及熱穩(wěn)定性能的影響。結(jié)果表明，通過HPU 對MWNT的表面功能化，提高了MWNT在環(huán)氧樹脂中的分散性能及與環(huán)氧樹脂基體間的界面相互作用，使得碳納米管/環(huán)氧樹脂未固化懸浮體系具有更好的流變學性能，并使得復(fù)合材料的彎曲及動態(tài)力學性能，熱穩(wěn)定性得到了有效提高。HPU 對MWNT的表面修飾，還促進了MWNT與環(huán)氧樹脂間的聲子耦合效應(yīng)，從而有效降低了界面熱阻，提高了碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的導熱性能。另外，MWNT 經(jīng)H

4、PU表面修飾后，還有效屏蔽了復(fù)合材料中的電子傳輸，從而賦予了復(fù)合材料較高的體積電阻率值。
　　 其次，通過溶膠-凝膠（sol-gel）法，成功實現(xiàn)了二氧化硅（SiO2）對MWNT表面的可控、均勻包覆，從而成功構(gòu)筑了SiO2 包覆MWNT 同軸納米電纜雜化結(jié)構(gòu)(SiO2@MWNT)。
　　 將SiO2@MWNT與CYD-128 環(huán)氧樹脂復(fù)合，制備了SiO2@MWNT/epoxy 復(fù)合材料。分別研究了SiO2 包覆結(jié)構(gòu)對復(fù)合

5、材料彎曲及動態(tài)力學性能，導熱性能，導電性能及熱穩(wěn)定性能的影響。研究表明，通過SiO2 對MWNT的包覆，降低了碳納米管的團聚效應(yīng)，促進了其在環(huán)氧樹脂基體中的分散，并改善了MWNT與環(huán)氧樹脂間的界面相互作用，提高了復(fù)合材料的彎曲及動態(tài)力學性能，熱穩(wěn)定性能。SiO2 包覆結(jié)構(gòu)還有效促進了剛性MWNT與柔軟環(huán)氧樹脂間的模量匹配，從而降低了兩者間的界面熱阻，進而有效提高了復(fù)合材料的導熱性能。同時，在MWNT表面均勻包覆的SiO2 外殼，使得復(fù)合

6、材料具有極高的體積電阻率值。
　　 另外，通過sol-gel 法，成功實現(xiàn)了TiO2在MWNT表面的可控均勻包覆，構(gòu)筑了TiO2 包覆MWNT 同軸納米電纜雜化結(jié)構(gòu)（TiO2@MWNT），并通過高溫煅燒，成功形成了銳鈦TiO2 晶化包覆層。
　　 最后，將TiO2@MWNT與CYD-128 環(huán)氧樹脂復(fù)合，制備了TiO2@MWNT/epoxy復(fù)合材料，并研究了復(fù)合材料的彎曲性能，導熱性能及導電性能。結(jié)果表明，TiO2 包覆