分散方法对碳纳米管∕环氧树脂性能的影响

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1、研究论文分散方法对碳纳米管／环氧树脂性能的影响赵艳文1，徐伟2，陈静1。叶宏军1，白树城1，蒋蔚1(1．中航复合材料有限责任公司，北京101300；2．驻沈阳飞机工业(集团)公司军事代表室，沈阳110034)【摘要】使用超声波振荡法和超声波破碎法两种方法制备了不同含量的碳纳米管／环氧树脂，分析了分散前后碳纳米管的形态，对比了分散方法对环氧树脂固化特性、流变性能、热性能、力学性能的影响，并研究了产生这种现象的机理。研究结果表明：超声破碎分散的CNTs形貌发生一定的变化，分散方法对树脂的固化特性、流变性能影响不明显，但是对树脂的玻璃化转变温度、力学性能影响较为

2、明显。关键词：碳纳米管；超声振荡；超声破碎；环氧树脂Ef亿ctofDispersingMethodsonthePropertiesofCarbonNanotubes／EpoxyZHAOYanwenl，XUWei2，CHENJin91，YEHongjunl，BAIShuchen91，JL埘GW：eil(1．AVICCompositeCorporationLTD，Beijing101300，China；2．MilitaryRepresentativeOfficeofShenyangAircraftIndustry(Group)Company,Shenyang1

3、0034，China)【ABSTRACT】Inthisarticle，epoxyresinenhancedwithcarbonnanotubes(CNTs)wasdispersedbyultrasonicdisruptionandultrasonicagitation．TEMwasusedtoanalyzethemorphologyofCNTsbeforeandaftertwodifferentdispersingpress—es．Rheologicalproperty,curingbehavioLthermalbehaviorandmechanicbeh

4、aviorwascomparedusingtwodispersingmethod．TheresultsshowultrasonicagitationcanshortentheCNTsandimprovedtheirdispersionstateintheresin，thereisbarelydifferenceofcuringbehaviorandtheologicalpropertybetweenultrasonicdisruptionandultrasonicagitation，butthemethodshaveinfluenceonmechanicb

5、ehaviorand疋．Keywords：Carbonnanotubes；Ultrasonicdisruption；Ultrasonicagitation；EpoxyDoI：10．16080巧．issnl671-833x．2017．04．087CNTs拥有碳一碳原子SP2杂化形成的C—C共价键，不但自身强度高，而且容易和树脂基体形成强的界面”。3】。有研究表明：树脂和CNTs之间的界面粘结强度可以高达数百MPaf4-51，所以CNTs被广泛地用做树脂基体的增强体。CNTs拥有高的比表面积和强的表面能陌]，容易团聚，难以均匀分散在树脂中。一部分研究结果表明：

6、当CNTs在树脂中分散良好时，CNTs能显著提高树脂力学性能和耐温性能17-81；当CNTs在树脂中分散较差时，CNTs对力学性能和耐温性能影响不明显，甚至可能由于CNTs团聚颗粒过大而降低树脂性能[9-10]。所以要发挥CNTs作为增强体的优秀性能，使CNTs在树脂中均匀分散是关键。常用的CNT分散方法包括物理机械方法、化学处理表面改性法、分散剂处理法等。在实际操作中，常见的方法是使用物理方法将改性后的CNTs分散到树脂基体中。物理分散法主要包括超声波分散法和高速剪切法，其中超声波分散法因为操作简单、成本低廉、易于大规模生产等特点被广泛用于CNTs分散。

7、超声波分散法根据设备功率不同又分为超声波振荡法和超声波破碎法，两种方法主要的差别在于超声波能量的大小，其中超声波振荡法能量较低，需要较长的时间才能将CNTs分散到树脂中；超声波破碎法能量较高，只需要较短的时间即可将CNTs分散到树脂中。研究结果表明，使用高速剪切法分散的CNTs形貌在分散前后发生了一定的变化：CNTs在分散后变细、变短【l”；CNTs能加快树脂的反应速度n21；加入CNTs后树脂的力学性能得到增强，但是有部分研究结果却与之相反[13-t4]。目前尚无研究表明超声波分散法对CNTs形貌会产生影响，也未有使用不同超声波分散法分散的不同含量CNT

8、s／环氧树脂综合性能对比。因此本研究非2017年第4期·航空制造技