碳納米管的環(huán)氧化改性以及碳納米管-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備和性能研究.pdf

1、碳納米管具有優(yōu)異的力學(xué)性能，獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)，極大的長徑比和比表面積，有望成為先進(jìn)復(fù)合材料的理想增強(qiáng)體。關(guān)于環(huán)氧樹脂/碳納米管復(fù)合材料的研究雖然取得了一些進(jìn)展，但是一些最基本的問題目前并沒有真正得到解決。目前采用的分散方法雖然在一定程度上提高了碳納米管在環(huán)氧樹脂中的分散程度，但這些方法還不能做到碳納米管的充分分散，所以尋找合適的方法使得碳納米管以納米尺度充分分散在環(huán)氧樹脂中，仍然是制備高性能碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的首要問題。

2、本文分別采用了溶液法和熔融法制備了環(huán)氧功能化的碳納米管?？疾炝谁h(huán)氧功能化對碳納米管在環(huán)氧樹脂中分散性以及對制得的復(fù)合材料性能的影響。 溶液法是以三苯基膦(TPP)為催化劑，以 N，N－二甲基甲酰胺(DMF)為溶劑，通過酸化碳納米管（MWCNT-COOH）上的羧酸基團(tuán)和環(huán)氧樹脂反應(yīng)。制備了環(huán)氧功能化的碳納米管（MWCNT-E51）。并分別運(yùn)用紅外光譜（FTIR）、紫外光譜（UV）、拉曼光譜、熱失重（TGA）和掃描電鏡（SEM）對環(huán)

3、氧功能化的碳納米管進(jìn)行表征。光譜分析的結(jié)果表明：環(huán)氧樹脂已成功的接到碳納米管上。SEM的照片表明碳納米管表面已經(jīng)被環(huán)氧樹脂包覆從而使得碳納米管直徑增加。同時(shí)運(yùn)用滴定的方法分析了催化劑濃度、反應(yīng)溫度對環(huán)氧功能化程度的影響。結(jié)果表明催化劑濃度在0.25％-0.5％、反應(yīng)溫度在150?C左右是一個(gè)比較合理的條件。 熔融法是以三苯基膦(TPP)為催化劑，通過環(huán)氧基團(tuán)和酸化碳納米管（MWCNT-COOH）上羧酸的酯化反應(yīng)，成功的制備了環(huán)氧

4、功能化的碳納米管（MWCNT-E51）。分別運(yùn)用紅外光譜（FTIR）、熱失重（TGA）、掃描電鏡（SEM）對環(huán)氧功能化的碳納米管進(jìn)行表征。紅外光譜表明環(huán)氧樹脂已經(jīng)成功地接到碳納米管上。FE-SEM的照片顯示：碳納米管的周圍被環(huán)氧樹脂所包覆，使得碳納米管的直徑變粗。滴定的結(jié)果表明：反應(yīng)溫度的升高能有利于環(huán)氧樹脂和酸化碳納米管反應(yīng)，環(huán)氧功能化的程度得到提高。同時(shí)，分子量小的環(huán)氧樹脂更容易接到碳納米管上。 同時(shí)制備了酸化碳納米管/環(huán)氧

5、樹脂（MWCNT-COOH/EP）和環(huán)氧功能化的碳納米管/環(huán)氧樹脂（MWCNT-E51/EP）復(fù)合材料。并對碳納米管在環(huán)氧樹脂中的分散性和復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行了研究。SEM 結(jié)果表明環(huán)氧功能化的碳納米管在環(huán)氧樹脂中具有更好的分散性。DMA測試的結(jié)果表明：碳納米管的加入提高了環(huán)氧樹脂的儲能模量。MWCNT-E51/EP復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比環(huán)氧樹脂高且隨著碳納米管含量的增加而提高。而MWCNT-COOH/EP復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度