论文部分内容阅读
碳纳米管(CNTs)是一种准一维的新型碳材料,其独特的结构使其具有优异的力学、热学及电学性能,被认为是一种理想的复合材料增强体。然而由于碳纳米管易于发生团聚及与树脂基体相容性较差,碳纳米管在改善树脂基复合材料性能方面效果并不理想。对商业化碳纳米管进行表面处理,促进其在树脂基体中的均匀分散及改善与基体的界面结合是发挥碳纳米优异性能的关键。本文通过对商业化的多壁碳纳米管(MWNTs)表面进行氨基化处理,然后与活性环氧稀释剂进行预反应,制备出了一种具有反应活性的碳纳米管。将活性碳纳米管分散到环氧树脂中,通过湿法缠绕工艺制备出T1000碳纤维/环氧树脂和聚苯并双嗯唑纤维(PBO纤维)/环氧树脂多尺度复合材料。实验结果表明,活性碳纳米管的加入能够显著降低树脂的表面能,提高浸润性,而对树脂粘度影响不大。加入1wt%活性碳纳米管后,T1000碳纤维复合材料NOL环的拉伸强度和层间剪切强度分别提高了14.7%和27.8%,树脂与纤维的界面粘结得到明显改善；复合材料玻璃化转变温度由185.9℃提高到201.5℃。对于PBO纤维/环氧树脂复合材料,加入0.5 wt%的活性碳纳米管能够显著降低树脂的表面能和树脂与纤维之间的接触角,并对树脂粘度影响不大。同时复合材料NOL环的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率和层间剪切强度分别提高了11.0%、1.9%、16.5%和61.1%。微观结构分析表明树脂与纤维的界面粘结得到明显改善,复合材料玻璃化转变温度由128.2℃提高到133.5℃。