碳材料粘結(jié)劑制備及研究.pdf

1、獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得云洼王些太堂或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：謝需宇簽字日期：勁／7年2月2，日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解云洼王些太堂有關(guān)保留、使用學(xué)位論

2、文的規(guī)定。特授權(quán)丟洼王些太堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明)學(xué)位論文作者簽名：謠亨靂宇導(dǎo)師簽名：簽字日期：弘77年z月砑日簽字日期：弘／7年≯月努日摘要碳材料具有密度低，比強(qiáng)度高、比模量高、耐高溫、耐腐蝕、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等優(yōu)良的物理化學(xué)性能，即使在高溫高寒等惡劣環(huán)境下依然

3、能保持穩(wěn)定的性能。因而被廣泛應(yīng)用于核工業(yè)及航空航天等高科技領(lǐng)域。但是碳材料脆性大和容易應(yīng)力集中，造成其加工難度大，復(fù)雜形狀構(gòu)件難以一次成型，往往需要局部連結(jié)來制造復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。那么研究一種經(jīng)濟(jì)成本低廉而又行之有效的連接方式就變得至關(guān)重要。而粘結(jié)就是這樣一種行之有效的連接方式，與傳統(tǒng)的螺栓連接、鉚接、焊接等相比，粘結(jié)的生產(chǎn)和制造成本更低、更有效率，構(gòu)件的質(zhì)量也更輕便，而且其密封性和耐酸堿等化學(xué)腐蝕性能也更加突出。本文以酚醛樹脂為粘結(jié)

4、劑基體，以改性碳化硼、原位合成碳納米管及原位合成納米二氧化硅為改性材料。研究了碳材料粘結(jié)劑的制備及粘結(jié)性能和分析了粘結(jié)破壞原因。研究內(nèi)容及結(jié)果包括：(1)采用硅烷偶聯(lián)劑(KH一550)作為改性劑，來提高碳化硼與酚醛樹脂間的分散性和相容性。再使用改性碳化硼增強(qiáng)酚醛樹脂粘結(jié)劑，從而獲得更高的粘結(jié)性能。研究表明使用5wt％硅烷偶聯(lián)劑經(jīng)過120min改性的碳化硼疏水效果較好。當(dāng)改性B4C：PF=075：1時(shí)，樣品經(jīng)歷600℃和1200。C熱處理

5、后剪切強(qiáng)度仍有9；29MPa和686Pa，相比未添加改性硼的酚醛樹脂粘結(jié)劑的r245MPa和自動(dòng)斷裂有了顯著的提高。經(jīng)歷△T=1200℃，5次抗熱沖擊性能測(cè)試后，剪切強(qiáng)度的保持率依然有916％。(2)在石墨塊表面空隙中原位合成碳納米管，由于這些孔隙的存在，使碳納米管位置相對(duì)固定且不可隨意移動(dòng)，這樣就可以有效解決碳納米管的分散不均和團(tuán)聚等問題。同時(shí)，在粘結(jié)過程中碳納米管使石墨材料和粘結(jié)劑形成“鉚接式”結(jié)構(gòu)，使二者很好的結(jié)合，成為近于一體的

6、狀態(tài)，碳納米管既增強(qiáng)了粘結(jié)劑本身，又提高了石墨材料與粘結(jié)劑的界面結(jié)合能力。用本方法粘結(jié)的石墨塊樣品，其剪切強(qiáng)度比不含碳納米管的粘結(jié)樣品提高了百分之453％，經(jīng)歷AT=1200。C，5次抗熱沖擊性能測(cè)試后，剪切強(qiáng)度的保持率依然有932％。(3)采用正硅酸乙酯(TEOS)為原料，硅烷偶聯(lián)劑(3氨丙基三乙氧基硅烷KH550)為催化劑和改性劑，在酚醛樹脂粘結(jié)劑中原位合成納米二氧化硅。這樣既可以有效提高其在基體中的分散又可以改善納米二氧化硅與基體