多壁碳纳米管环氧树脂复合材料制备及其性能研究

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1、天津大学硕士学位论文多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料制备及其性能研究姓名：高少锋申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：崔屾20050601中文摘要由多壁碳纳米管(MWCNTs)增强的环氧树脂(Ep)复合材料，可以将MWCNTs优良的力学和电学性能与Ep的耐腐蚀、耐热性和粘结性等性能结合起来，是近几年发展起来的MWCNTs的一个重要的应用研究方向，但尚有许多理论和实验方面的问题有待解决。本文研究了焙烧法和酸腐蚀法相结合对催化法制备MWCNTs粗产物的纯化效果，借助TEM和XRD分别对纯化产物进行了表征。

2、实验发现加大HN03浓度和提高加热搅拌温度可以提高MWCNTs的纯化效果；但是，既使是通过浓HNO，或王水腐蚀，也不能有效地将催化剂载体*A1203除去。本文首次采用正交试验法考察了基底树脂、固化剂、增韧剂、稀释剂等八个因素对Ep复合材料制备及其力学性能和热稳定性的影响；得到了E口复合材料的综合的优化制备条件，即基底树脂为E一54、增韧剂为ZS一101、固化剂为TY-300、固化温度140。C、树脂一增韧剂一固化剂体系的加热搅拌时间为15min、树脂一增韧剂体系的加热搅拌时间为22min、加入8％稀释剂

3、、固化时间为3h。在综合优化条件下制备了MWCNTs／Ep复合材料，然后对其力学性能、电学性能、热稳定性进行了测量，并借助SEM对其断口形貌进行了表征。实验结果表明，随着MWCNTs添加量的增加，所得MWCNTs／Ep复合材料韧性和比强度得到显著提高，其电阻率p呈下降趋势，断面形貌更加复杂；添加经表面活性剂预处理的MWCNTs，可明显地提高MWCNTs／Ep复合材料的弯曲强度，同时显著提高其比强度；提高体相电阻测量电压，MWCNTs／Ep复合材料电阻率P呈下降趋势；MWCNTs／Ep复合材料的耐热性能较

4、Ep复合材料提高了。关键词：多壁碳纳米管环氧树脂复合材料正交试验法纯化力学性能电学性能扫描电镜ABSTRACTEpoxy(Ep)compositesreinforcedbymulti-walledcarbonnanotubes(MWCNTs)maycombinetheMWCNTs’exceptionalmechanicalandelectricalpropertieswiththeEp’anticorrosion，thermalstabilityandcohesiveness，andisconsider

5、edtobeoneofthemostpromisingresearchdirectionsofapplication，but山erearestillsometheoreticalandexperimentalproblemsneededtobesolved．Inthisthesis，thepurificationoftherawMWCNTspreparedbyCVDmethodwasinvestigatedbyadoptingcalcinationandacidoxidationmethods．Thep

6、roductsofpurificationwerecharacterizedbyTEMandXRD．ItwasfoundthatthepurificationofMWCNTscouldbeimprovedobviously,iftheHN03concentrationortemperatureWasincreased．Butthecatalystcarrier0【一A1203couldnotbeeffectivelyremoved，eveniftheconcentratedHN03oraquaregia

7、Wasused．nleeffectsofeightfactors，suchasepoxyresins，hardeners，tou曲eningagents，andthinner,etc．，onthepreparationofEpcompositesandtheirmechanicalpropertyandthermalstabilitywereinvestigatedbytheorthogonalexperimentalmethodforthefirsttime．Thetotallyoptimizedco

8、nditionsofpreparationofEpcompositesarethattheepoxyresinisE-54，tougheningagentisZS一101，hardenerisTY-300，solidifyingtemperatureis140。C，mixingtimeofEpresin—tougheningagent—hardeneris15min，stiringtimeofEpresin—tougheningagenti