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环氧树脂复合材料力学性能研究进展(三)

时间:2012-02-16 08:23来源: 作者: 点击:
根据以上的分析和讨论碳质材料对开发多功能.JohnKathi等[25]先将MWNTs氧化处理.TEM观察显示.NadlerM等[26]用酸氧化和催化的方法.弯曲强度分别提高了31·1%.保证了复合材料弹性模量和弯曲强度

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根据以上的分析和讨论,可以得到这样一些初步的结论:已有的研究表明,碳质材料对开发多功能、高性能复合材料起到了十分重要的作用。

    

JohnKathi等[25]先将MWNTs氧化处理,使其表面活化接入-OH,再硅烷化得到含有C-O-Si-R,C-O-Si-OH等基团的MWNTs网络链结构,用这种表面改性的MWNTs与EP复合。TEM观察显示,在硅烷化MWNTs的表面覆盖着一层均匀分布的无定形Si,而且Si-MWCNTs的界面没有被破坏,这使复合材料的绕曲强度和弯曲模量明显提高,在硅烷化MWNTs的含量为0·2%时,复合材料的弯曲强度和弯曲模量分别增加23·3%和22·4%;当其含量超过0·2%时,由于碳纳米管的团聚,复合材料的机械性能下降。 

    

NadlerM等[26]用酸氧化和催化的方法,在CNTs表面键入-OH官能团,并用这种羟基化的CNTs作为填料制备EP复合材料。试验显示:添加1%这种OH-CNTs后,复合材料的弹性模量、弯曲强度分别提高了13·3%,8·1%。他们还利用催化剂1H-咪唑,质子催化CNTs,在CNTs表面引入-OH官能团,当CNTs-OH的加入量达到0·5%时,复合材料的弹性模量、弯曲强度分别提高了31·1%、25·4%。他们认为这主要归因于催化剂咪唑,咪唑催化EP并与聚乙烯醇缩丁醛(PVB)所提供的-OH键反应。尽管催化反应消耗掉一部分环氧基,但新生的-OH键以及高交联密度填补了环氧基减少可能造成的机械性能损失,保证了复合材料弹性模量和弯曲强度的提高。 

    

LiuLuqi等[27]认为,碳质材料的表面活性基团如果能参与EP的固化反应,则胺基化改性不仅能提高CNTs表面活性,在固化阶段也能与EP形成共价键,当外加应力作用于复合材料时,能从环氧基体中引导应力分散,从而提高力学性能。但是在固化反应过程中如果消耗过多的环氧基,固化产物交联密度将降低,往往并不利于材料耐热性能的提高。因此,如何能同时提高EP复合材料的力学性能和耐热性能等,仍有待进一步的研究。 

    3·结论 

    

根据以上的分析和讨论,可以得到这样一些初步的结论:已有的研究表明,碳质材料对开发多功能、高性能复合材料起到了十分重要的作用,CB、CF和CNTs等碳质材料能显著改善EP复合材料的机械性能,已成为改善和提高EP复合材料抗张强度、抗拉强度、断裂伸长率、抗冲击强度,尤其是韧性的重要组成。碳质材料的类型、用量、改性方法以及复合结构是影响EP复合材料力学性能的主要因素。对碳质材料进行表面化学修饰,使其表面带上羟基、氨基、烷氧基等官能团,以及改进传统机械共混工艺等技术路线,是提高碳粒分散性和复合材料力学性能的有效途径。 


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