碳纳米纤维与环氧树脂体系相互作用的分子动力学模拟研究

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1、本科毕业设计（论文）题目：碳纳米纤维与环氧树脂体系相互作用的分子动力学模拟研究学生姓名：刘亚勇学号：10132227专业班级：材料物理10-2班指导教师：胡松青2014年6月20日中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）碳纳米纤维与环氧树脂体系相互作用的分子动力学模拟研究摘要本论文采用分子动力学模拟的方法，以双酚A型环氧树脂（DGEBA）和异佛尔酮二胺（IPD）为研究对象，构建了纯环氧树脂体系、碳纳米纤维-环氧树脂体系以及羟基修饰碳纳米纤维-环氧树脂体系，并进行退火处理后最终获得了三种体系的平衡构型，基于平衡体系的结构信息、分子运

2、动特性和体系能量等方面对碳纳米纤维与环氧树脂体系的相互作用进行了研究。结果表明：环氧树脂体系在碳纳米纤维表面出现了密度较高的界面层；由于IPD分子具有较大的扩散速率，在表面吸附作用下IPD分子在界面层内的浓度大于体相内的浓度；界面层内DGEBA分子弯曲度减小，其结构更加铺展；碳纳米纤维的加入抑制了界面层内DGEBA分子和IPD分子的运动，使其运动减慢，其中在垂直于表面方向的扩散速率最小；通过计算获得，碳纳米纤维与环氧树脂体系的粘附能为0.14kcal/molÅ2，剪切应力为50.3MPa；羟基修饰的碳纳米纤维对环氧树脂单体分子运动

3、的抑制作用更强，且对碳纳米纤维与环氧树脂体系的结合起到促进作用。关键词：分子模拟；环氧树脂；石墨烯；改性；羟基中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）Moleculardynamicssimulationoftheinteractionintheepoxy-carbonnanofibersystemAbstractThemoleculardynamicssimulationwasemployedtoconstructthreekindsofmolecularmodels:thepureepoxyresin,theepoxy-car

4、bonnanofibermodelwithgraphenesheetsinthemiddle;theepoxy-carbonnanofibermodelwithsheetsmodifiedbyhydroxyl,withDGEBAandIPDasresearchobjects.Thenthroughanannealingheattreatment,wefinallygettheequilibriumgeometriesofthethreesystems.Basedonthestructuralinformation,molecula

5、rmotionandsystemenergy,weinvestigatetheinteractionbetweenthecarbonnanofiberandtheepoxysystem.Theresultsshowthataninterfacelayerwithahigherdensityisformedinthesurfaceofthecarbonnanofiber.Duetothehigherrateofdiffusion,thedensityofIPDintheinterfacelayerishigherthanthatin

6、thebulkphase.AndDGEBAintheinterfacelayerspreadsoutwithalowertortuosity.TheadditionofcarbonnanofiberslowsdownthemovementofDGEBAandIPD,especiallyinthedirectionperpendiculartothesurface.Theadhensionenergyis0.14kcal/molÅ2,whiletheshearstressis50.3MPa;Thecarbonnanofibermod

7、ifiedbyhydroxylhasastrongerinhibitingeffectonthemotionofepoxyresins,anditimprovesthecombinationbetweentheepoxyresinandthecarbonnanofiber.Keywords:MolecularSimulation;EpoxyResin;Graphene;Modification;Hydroxyl中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）目录第1章前言..................................

8、..........................................................................................11.1环氧树脂及其碳纳米材料改性简介...............