基于微波固化工藝的MWCNT-環(huán)氧復(fù)合材料制備及其基本性能研究.pdf

1、隨著環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的發(fā)展，其在結(jié)構(gòu)材料以及功能材料中的應(yīng)用越來(lái)越多，對(duì)其性能、成型周期以及環(huán)境友好等方面提出了越來(lái)越高的要求。作為新型的樹脂固化技術(shù)—微波固化受到越來(lái)越多的關(guān)注，微波固化具有加熱均勻、固化速度快、易于控制、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。目前，微波對(duì)固化反應(yīng)活化能及不同增強(qiáng)體的環(huán)氧復(fù)合材料性能影響，已經(jīng)存在大量研究。但在微波固化過(guò)程中，納米增強(qiáng)體在環(huán)氧樹脂基體中的分散穩(wěn)定性、復(fù)合材料中增強(qiáng)體與基體之間的界面性能等方面的問(wèn)題還需要進(jìn)一步

2、深入研究，有利于環(huán)氧樹脂復(fù)合材料作為結(jié)構(gòu)材料或者功能材料滿足更高的性能需求，同時(shí)也有利于微波固化技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。本論文基于文獻(xiàn)報(bào)道和前期探索，對(duì)微波固化工藝進(jìn)行了探究，然后系統(tǒng)考察了微波作用對(duì)提高碳納米管(MWCNT)在環(huán)氧樹脂中分散穩(wěn)定性和界面結(jié)合的機(jī)制，深入探討了微波作用下MWCNT對(duì)環(huán)氧樹脂力學(xué)、耐熱、導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能增強(qiáng)效果，分析了微波固化MWCNT/環(huán)氧復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制。主要工作如下:
　　(1)探究了適合所選用環(huán)氧樹

3、脂體系的最佳微波固化工藝，并與傳統(tǒng)熱固化工藝進(jìn)行了對(duì)比研究。通過(guò)前期實(shí)驗(yàn)探究，本文以凝膠時(shí)間和完全變硬時(shí)間為界，采用三段微波功率進(jìn)行固化，與熱固化相比固化時(shí)間短，且固化產(chǎn)物有較高的力學(xué)性能和固化度;通過(guò)紅外光譜比較發(fā)現(xiàn)微波固化不會(huì)改變產(chǎn)物化學(xué)結(jié)構(gòu)。
　　(2)系統(tǒng)考察了微波作用對(duì)改善碳納米管在環(huán)氧樹脂中分散穩(wěn)定性和界面結(jié)合的機(jī)制。結(jié)果表明，未經(jīng)微波處理MWCNT分散液靜置過(guò)程中出現(xiàn)明顯的沉降現(xiàn)象，粒徑由624nm變?yōu)?92nm;微

4、波處理后始終保持良好的分散效果，粒徑由636nm變?yōu)?89nm。在微波條件下碳納米管在環(huán)氧樹脂中能保持更好的團(tuán)聚體形貌和粒徑，有更好的分散穩(wěn)定性。TFBT測(cè)試發(fā)現(xiàn)微波固化基體對(duì)MWCNT有更好的浸潤(rùn)性和界面結(jié)合力，同時(shí)原位拉伸拉曼結(jié)果也表明，微波固化產(chǎn)物界面性能更好。
　　(3)系統(tǒng)研究了微波固化條件下，MWCNT對(duì)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的力學(xué)、耐熱、導(dǎo)熱、導(dǎo)電等性能的增強(qiáng)機(jī)制。結(jié)果表明，隨著MWCNT含量的增加，微波固化產(chǎn)物能保持更