纳米碳黑对酚醛树脂力学性能的影响

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1、维普资讯http://www.cqvip.com纳米碳黑对酚醛树脂力学性能的影响杨学军丘哲明胡良全(陕西非金属材料工艺研究所，西安710025)文摘以纳米碳黑作为增强材料制备纳米复合材料，研究了不同的纳米碳黑含量对纳米复合材料力学性能的影响，采用扫描电镜观察复合材料断裂界面、x射线衍射表征复合材料碳化后的结构。研究结果表明，纳米碳黑粒子使酚醛树脂的弯曲强度、压缩强度得以提高。关键词纳米碳黑，酚醛树脂，力学性能EffectsofNanometerCarbonBlackonMechanicalPropertiesofPhenolicResinYangXuejunQiuZhe

2、mingHuLiangquan(ShaanxiInstituteofNon-metallicMaterialandTechnology，Xi’all711XP．5)Al}taraetNanocompositesareprer~tthcal~nblackandphenolicresininthisresearch．Efectsofnanometercal~nblackcontentonmechanicalpmpesofthenanocompositearestudied．FractographyoftheII王m0c：0lnp08iteisstudiedbySEM，and

3、microstructureofnanocompositeaftercarbonizationischaracterizedbyXRD．Asaresult，flexumlandcompressionstrengthsofthenanocompositeareincreasedwithdispersionofthenanometercarbonblack．K呵wordsNanometercarbonblack，Phenolicresin，Mechanicalproperty1前言别是填料粒子的超微细化开发和利用，聚合物的填酚醛树脂作为树脂基耐烧蚀材料的树脂基体，充改性已从

4、最初简单的增量增强，上升到增强增韧其韧性、强度等力学性能和耐烧蚀性能须进一步提的新高度[4,5]。本文研究了纳米碳黑对酚醛树脂高才能满足新形势下对树脂基体的要求L1J。通常常温和碳化后力学性能的影响。聚合物的增韧是通过共聚或共混在体系中引入弹2实验性体组分来实现的，例如美国的MXBE350和CA2．1原料6304都是引入橡胶的酚醛树脂，但同时带来了刚高碳酚醛：华东理工大学提供；性和耐烧蚀性能下降的问题2。研究表明，要提高纳米碳黑：四川自贡碳黑厂提供。材料的耐烧蚀性能，主要应着眼于增加碳化层本身2．2纳米碳黑酚醛树脂复合材料浇注体的制备的坚实程度及增加碳化层与基材结合的牢

5、固性，这在搅拌状态下将纳米碳黑粒子加入到酒精中，比选用热分解温度和静态烧蚀热高的材料更有意然后用超声波处理，再将上述溶液在搅拌状态下与义。当所用填料为无机填料时，碳化层主要由基体酚醛树脂混合，在均质机上分散。将分散好的纳米提供，所以树脂的改性尤为重要3。近年来，通过碳黑酚醛树脂复合材料胶液脱除溶剂后在模具中添加无机填料，使聚合物的刚性、耐热性、尺寸稳定固化，制备浇注体试样。性等得到改善。随着填料粒子的表面处理技术，特2．3性能测试收稿日期；2003—01—20；修回13期：2003—03—25杨学军，1969年出生，硕士，主要从事聚合物基复合材料的研究工作-——34-—

6、—宇航材料工艺2O03年第4期维普资讯http://www.cqvip.com扫描电子显微镜：日立S_-2700；x射线衍射仪：D8ADVANCE；日本岛津万能材料试验机DDS-1O；压缩强度按GB1448-83测试；弯曲强度按GB1449--83测试。3结果与讨论3．1纳米碳黑酚醛树脂复合材料常温力学性能纳米粒子的用量对纳米复合材料的性能有很大的影响，分别制备不同纳米粒子含量的纳米复合材料浇注体，其常温力学性能见图1。从图中可以看(a)酚醛树脂浇注体的弯曲断口出，弯曲强度和压缩强度随着纳米碳黑含量的增加而增加。添加25％纳米碳黑酚醛树脂的弯曲强度和压缩强度较纯酚醛树脂

7、提高了一倍。4o30∞皇毯}暖2010(b)纳米碳黑酚醛树脂复合材料浇注体的弯曲断口00l0碳黑含量／％图1纳米碳黑酚醛树脂复合材料常温力学性能Fig．1Mechanicalpropertiesofphenolicresin-carbonblacknanocomposite图2为树脂浇注体断口的SEM照片，酚醛树脂浇注体断口表面光滑、纹路清晰，纳米碳黑酚醛树脂复合材料浇注体断口表面粗糙、凸凹不平、纹路复(c)酚醛树脂浇注体的压缩断口杂，与前者相比，形成的新表面多，吸收的能量多，提高了材料强度。当纳米粒子均匀地分散于基体中，在基体受到冲击时