图1.4不同浓度的碳纳米管网络中结电阻对网络导电；事实上，对于常见的单壁碳纳米管和多壁碳纳米管，其；ShaoWeiguo[8]等人用固相剪切研磨法制；Tsu-WeiChou[9]等人用模拟的方法研究；ErikT.Thostenson等制备了分散性较；最大，相比无碳纳米管的基体增加了约60%；KovacsJosefZ等人[10]首次在实验上；HobbieEK[
图1.4不同浓度的碳纳米管网络中结电阻对网络导电性的贡献
事实上，对于常见的单壁碳纳米管和多壁碳纳米管，其电导率都大于 104S/m，因此实际的碳纳米管/聚合物复合材料中，材料的电阻主要由碳纳米管之间的接触电阻控制，降低接触电阻是提高材料整体电导率的重要途径。 1.2.2 碳纳米管/聚合物复合材料研究进展 Shao Weiguo[8]等人用固相剪切研磨法制备出了均匀分散的碳纳米管/聚酰胺复合材料。相比一般的熔融混合法，这种方法更好，在只含1.5wt%的MWCNTs下，聚酰胺的拉伸模量从2448MPa增加到了4439MPa，性能提高了约80%，同时拉伸强度也提高了约23%。 Tsu-Wei Chou[9]等人用模拟的方法研究了碳纳米管/聚合物在压缩下的力学行为，其中碳纳米管用是原子尺度的模拟，聚合物基体采用有限元模拟，界面结合力简化为范德华力。模拟表明连续的碳纳米管可以很好的提高复合材料的抗弯曲性能。 ErikT.Thostenson等制备了分散性较好的碳纳米管/环氧树脂复合材料，并发现，在较低的碳纳米管浓度下，复合材料的断裂韧性得到了巨大的改善。复合材料的渗流阈值低于0.1wt%，热导率随碳纳米管含量呈线性增加，到5wt%时达到6
最大，相比无碳纳米管的基体增加了约60%。 Kovacs Josef Z等人[10]首次在实验上发现了导电填充物/绝缘基体复合材料中存在两类渗流阈值。较低的阈值为动态渗流阈值，较高的阈值为统计渗流阈值。同时得到了在渗流阈值之上电导率与填充物之间的幂次关系，并指出与材料的制备工艺无关。根据Bauhofer Wolfgang[11]的总结，碳纳米管/聚合物复合材料的统计渗流阈值在0.1wt%左右，低于0.1wt%的阈值是动态渗流阈值。 Hobbie E K[12]等研究了在不同分散剂作用下，碳纳米管/聚丙烯复合材料的电导特性，发现分散剂的存在会阻碍电子在界面间的相互传导，无分散剂添加的复合材料电导率比添加了分散剂的高出5个数量级。 PitalskyZdenko[13]等人用不同的化学处理方法制备了氧化的多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料，并测试了其力学和电学性能。结果得到，强烈氧化处理的多壁碳纳米管，虽然纯度很高，但是表面结构被破坏，使得整体材料的电导率比不处理的样品低了2个数量级。用H2O2/NH4OH处理的碳纳米管，不仅去除了导电性能差的无定形碳，同时不会破坏碳纳米管自身的结构，得到材料电导率也更高。 Sumfleth J[14]等研究了在碳纳米管/炭黑共添加的聚合物体系中，炭黑会和碳纳米管连接，形成新的导电回路或导电旁路，进而降低体系渗流阈值，如图1.5所示。 杨波[15]等发现，根据渗流理论导电相相会接触或者距离足够近才能形成导电网络，而大部分情况下，聚合物基体的热膨胀系数比导电相的热膨胀系数大得多，因此，这种类型的导电复合材料的电阻随着温度呈现明显的增加趋势，即表现为PTC效应，而碳纳米管添加能降低炭黑/聚丙烯复合材料的PTC效应。范壮军[16]等研究了碳纳米管、炭黑添加的橡胶复合材料，由于“协同效应”，两种填料形成“葡萄串”结构，大大提升了橡胶的力学性能，如图1.6所示。 综合国内一些研究[17-21]，目前碳纳米管/环氧树脂复合材料的电导率在10-1-10-5S/cm之间，碳纳米管分分散程度、浓度、长径比、表面处理、制备方法等是影响电导率的主要因素。 7
图1.5炭黑与碳纳米管在聚合物中的协同效应示意图
图1.6橡胶中碳纳米管、炭黑“葡萄串”模型示意图
1.3 本实验的意义和内容 现代碳纤维增强的聚合物基复合材料中，碳纤维虽然是导电的，但是基体的电导率并不高，实际中还是不能有效的避雷。因此，本实验尝试改善基体材料的电导率，并提高其力学性能。现代的航空聚合物基复合材料中，以环氧树脂、聚酰亚胺、双聚马来酰胺为主要基体[22]。考虑到，环氧树脂体系的复合材料用在飞机表面蒙皮等部位较多，且研究论文较多、在其它领域应用较多等因素，本实验用环氧树脂作为复合材料的基体。 本实验主要尝试在环氧树脂中添加碳纳米管，研究碳纳米管浓度对复合材料力学性能、电学性能的影响，拓展实验室的研究方向，为后续此方向的实验摸索实验数据和条件。具体实验内容有：（1）尝试制备碳纳米管/环氧树脂复合材料，找到相对较好的实验室制备方案；（2）研究碳纳米管浓度对碳纳米管/环氧树脂复合材料的三点弯曲强度、电导率性能的影响，分析得到相应的渗流阈值等信息；（3）分析碳纳米管在环氧树脂基体中的聚集状态，并尝试不同的分散方法。
第2章实验部分 2.1 实验器材 本次实验所用到的主要实验器材如下：（1）DHG-9140A电热恒温鼓风干燥箱，上海一恒科技有限公司；（2）阻抗分析仪；（3）AG-IC20KN电子万能实验机，日本岛津公司；（4）MERLIN Compact场发射扫描电子显微镜；（5）EC400划片切割机，沈阳科晶设备制造有限公司；（6）Western Bolt孵育盒；（7）KH-250DB型数控超声清洗器，昆山禾创超声仪器有限公司； 2.2 实验药品 本次实验主要用到的实验药品如下：（1）E44液态环氧树脂，昆山绿循化工；（2）甲基四氢苯酐，昆山绿循化工；（2）乙二醇二缩水甘油醚（669），苏州绿源化工；（3）2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚（DMP-30），化学纯，国药集团化学试剂有限公司；（4）碳纳米管； 2.3 实验方案与流程 2.3.1 复合材料制备方案 本实验在前期的预实验中尝试了实验中的具体方案。在基体材料的选择上，纯E44常温下黏度非常大，加热到70℃下可以使用但是无法继续后续的实验。常用的环氧树脂稀释剂有很多，主要分为单官能团的稀释剂和双官能团的稀释剂。预实验中尝试了15wt%的苄基缩水甘油醚（692），发现体系的黏度依然很大，无法添加碳纳米管进行搅拌等操作，但是单官能团的苄基缩水甘油醚不能形成高分子，因此用量不能太多。基于此，我们选择了双官能团的乙二醇缩水甘油醚（669），其黏度较苄基缩水甘油醚，稀释效果稍弱，但是可以添加的较多。经过实际使用效果，最终选择了50wtf9作为复合材料的基体。 添加大量的小分子稀释剂势必会对材料的力学性能造成影响，但是考虑到实验可行性，以及本实验的重点是在对电学性能的探究，因此选择了此方案。对电学性能，我们认为影响不到，在第1章中已经提到，复合材料的导电性能主要由填充物的类型和浓度有关。 10
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　近几年,人们已经制备了各种各样的聚合物 /碳纳米管复合材料, 并对所制备的复合材料的力学性能、电性能、热性能、光性能等其它各种性能进行 了广泛地研究,对这些... 　论文题目: 碳纳米管/环氧树脂复合材料 的力学、电学性能研究系别: 专业: 姓名: 指导教师: 中文摘要导电高分子材料在电子通信、传感信息、航空航天等领域有着广泛... 　因此,可用力学性能极高的 碳纳米管材料增强是有现实意义的。 2、碳纳米管/环氧树脂复合材料在国内外的发展现状及应用 由于碳纳米管优良的物理化学特性,将它和环氧... 　均匀的分散 在环氧树脂中,以期望获得力学性能优异的碳纳米管/环氧树脂复合材料。...电学特性和力学性能,被认为是复合材料的理想添加剂,碳纳米 管是由碳原子中 SP2... 　碳纳米管的层间剪切强度高达 500MPa,比传 统碳纤维增强环氧树脂复合材料高一个...Haggenmueller,R 等制备了有良好的力学、电学性能的聚甲基丙烯酸甲 酯/单壁碳... 　机械工程系 中国,香港,九龙清水湾,香港科技大学,化学系 摘要: 本文研究了碳纳米管的表面、 界面和分散特性以及碳功能化的纳米管对碳纳米管/环氧复合材料的机械性 ... 　改性多壁碳纳米管对环氧树脂的力学性能的影响_能源/化工_工程科技_专业资料。多壁碳纳米管,环氧树脂改性多壁碳纳米管对环氧树脂的力学性能的影响徐文豪摘 要: 本... 　碳纳米管聚合物基复合材料力学性能研究及应用前景_能源/化工_工程科技_专业资料。碳纳米管/聚合物基复合材料力学性能研究及应用前景摘要:碳纳米管以其独特的化学性能...文档分类：
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北京化工大学工程硕士学位论文碳纳米管功能化及其改性环氧树脂的研究摘要碳纳米管具有优异的力学性能、化学稳定性及热学性质等,是增强聚合物的理想材料。同时,碳纳米管/聚合物复合材料的力学性能不仅取决于碳纳米管和基体间的界面结合,还与碳纳米管在基体中的分散性和取向有关。未处理的碳管易团聚且长径比非常大,难于在基体中形成有效分散。碳管的表面惰性,使得其与基体之间的界面作用较弱,难以得到理想效果。对碳纳米管进行表明功能化处理,是提高分散性和改善界面结合的有效的途径,也是近年来的研究热点。本文旨在研究功能化对碳管结构和化学性质的影响,以及功能化对碳纳米管/环氧树脂复合材料结构与性能的影响。主要研究内容和结果如下: 使用混酸对多壁碳纳米管进行氧化处理,进一步进行羧酸化和酰***化处理,研究温度对氧化效果和碳纳米管结构的影响,并使用多种表征手段对官能化多壁碳纳米管(MWNTs)的微观结构进行观察。结果表明,经实验所用方法处理后,羧基与***基被成功接枝于MWNTs的表面。将改性后的MWNTs应用到环氧树脂基体中,制备了碳纳米管/环氧树脂复合材料,并研究了MWNTs对环氧树脂性能的影响。当官能化MWNTs 的含量为2wt%时,复合材料的拉伸强度从60MPa提高到79MPa,玻璃化转变温度从上升20℃,达到144℃。而且,碳纳米管的加入,环氧树脂的耐候性也得到了一定程度的提高。差示扫描量热仪(DSC)被用于MWNTs 对环氧树脂固化反应影响的研究,动力学结果表明,表面***基化的MWNTs 能够促进固化反应,降低反应活化能。关键词:多壁碳纳米管,环氧树脂,化学处理,复合材料北京化工大学工程硕士学位论文 Study on Functionalization ofCarbon Nanotube Epoxy Resin Modifiedby Carbon Nanotube ABSTRACT Carbon Ts)were promising reinforcement material for polymers due totheirextraordinary mechanical and thermal properties. Mechanical properties T/posites depend not only on the T andmatrix,as wellas thedispersion and alignment Ts inthematrix.However,Ts are prone to aggregation,and havelarge length todiameterratio,rendering themdifficult tobedispersed inthematrix.Moreover,with inertsurface,the interfacial interactionsbetween T andmatrix areratherweak.Itwasreported T functionalization could bean effectiveway to improve the dispersion andstrengthen theinterfacialinteractions.,and theirapplications in posites e anew researchinterest.111epurpose ofthis thesisis tostudy theeffects ofdifferentfunctionalizations on structures rs. Inthisstudy,Ts weretreated晰thH2S04/I-IN03,and carboxylic acidfunctionalizationandamidation Ts were alsobeendone.Ihe effectoftemperature ontheoxidation wasresearched.The micro—structure of MWNTs werestudiedbyF■IRXPS,TEM andSEM.The resultsshow that, thesurface ofMWNTs were essfully modified by acertainnumber of carboxyland amide groups. Ts/epoxy posites were prepared with these functionalizedMWNrs,and effectsofMWNTs onproperties ofepoxy resin were alsostudied.With 2wt%functionalized MWNTs added,the tensile strength posites increased from60Ⅷa to79MPa.posites obtained an increase by 20℃and reached to 144℃.The weathering properties ofepoxy resinwere improved Ts. Amine functionalized^僵、ⅣNTs could act ascuring agent and reduced activationenergy. 北京化工大学工程硕士学位论文 KEY WORDS:multiwalled carbon nanotubes,epoxy,chemical treatment, composites 学位论文数据集中图分类号学科分类号论文编号 38 密级学位授予单位代码 1001 学位授予单位名称北京化工大学作者姓名林海安学号
获学位专业名称材料工程获学位专业代码 400305 课题来源专题研究研究方向材料工程论文题目碳纳米管功能化及其改性环氧树脂的研究关键词多壁碳纳米管.环氧树脂,化学处理,复合材料论文答辩日期 日·论文类型学位论文评闽及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师程珏教授北京化工大学高分子材料评阅人1 周小燕高工中石化经济技术研究院高分子材料评阅人2 鲁建民副教授北京化工大学高分子材料评阌入3 评阕人4 评阔人5 答辩委员会主席张兴英教授北京化工大学高分子材料答辩委员1 程珏教授北京化工大学高分子材料答辩委员2 周小燕高工中石化经济技术研究院高分子材料答辩委员3 鲁建民副教授北京化工大学高分子材料答辩委员4 韩丙勇教授北京化工大学高分子材料答辩委员5 注:一.论文类型:1.基础研究2.应用研究3.开发研究4。其它二,申图分类号在《中国图书资料分类法》查询. 三.学科分类号在中华人民共和国国家标准(ga/T13745-9)((学科分类与代码》中查询. 四.论文编号由单位代码和年份及学号的后四位纽成. 北京化工大学工程硕士学位论文1
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3秒自动关闭窗口碳纳米管的羧基化对环氧树脂复合材料拉伸强度及耐磨性的影响--《2014中国功能材料科技与产业高层论坛摘要集》2014年
碳纳米管的羧基化对环氧树脂复合材料拉伸强度及耐磨性的影响
【摘要】：环氧树脂由于固化后呈现出三维交联网络结构,呈现出质脆及耐磨性能较差的缺点,限制了其广泛应用。为了克服上述缺点,本文主要研究了羧基化碳纳米管的加入对环氧树脂复合材料拉伸强度和耐磨性的影响。研究发现:碳纳米管的羧基化处理有效地改善了碳纳米管/环氧树脂复合材料的拉伸强度及耐磨性。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TB383.1;TB332【正文快照】：
碳纳米管的羧基化对环氧树脂复合材料拉伸强度及耐磨性的影响@毛丽贺$天津工业大学材料科学与工程学院,中空纤维膜材料与膜过程省部共建国家重点实验室培育基地!天津300387
@崔立军$上海飞机制造有限公司复合材料制造车间!上海200436
@崔昌瑞$山东胜利新大实业集团!山东东
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