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ChenZhenkun等[12]用CNTs增強EP，并研究了復(fù)合材料的低溫機械性能。實驗顯示在77K時，0·5%的CNTs對復(fù)合材料的力學(xué)性能有明顯的增強作用，其抗張強度、楊氏模量和破壞應(yīng)變分別為119·35MPa、5·26GPa和3·20MPa。

ChenZhenkun等[12]用CNTs增強EP，并研究了復(fù)合材料的低溫機械性能。實驗顯示在77K時，0·5%的CNTs對復(fù)合材料的力學(xué)性能有明顯的增強作用，其抗張強度、楊氏模量和破壞應(yīng)變分別為119·35MPa、5·26GPa和3·20MPa。認為這是EP和CNTs有不同的熱膨脹系數(shù)導(dǎo)致熱收縮，促使EP和CNTs的界面形成較強的界面張力，起到有效的增強作用。 

袁觀明等[13]研究了CNTs/EP復(fù)合材料力學(xué)性能的與微觀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。認為加入3·0%質(zhì)量分數(shù)的CNTs，復(fù)合材料的綜合性能較好，拉伸強度、拉伸模量及斷裂伸長率較純樹脂分別提高了90%~100%、60%~70%、150%~200%。 

SEM對材料拉伸斷面的觀察表明：純樹脂發(fā)生典型碎性斷裂，斷口平滑，裂紋呈直線型且有序均勻；而添加CNTs的斷口呈粗糙的碎云狀形貌，且隨CNTs含量的增大，斷口呈現(xiàn)許多高低不平的空洞狀形貌，裂紋不再有序?？赡茉蚴荂NTs的加入起到了承擔(dān)外力且消耗斷裂能量并阻止基體裂紋進一步擴展的作用，造成裂紋呈無序狀分布。同時，CNTs比表面積很大，導(dǎo)致與基體的界面連接更充分、更牢固，相互作用較強，使拉伸時作用在樹脂上的負載通過界面轉(zhuǎn)移到了CNTs上[14]，使CNTs/EP復(fù)合體系的力學(xué)性能得到大幅提高。 

    
LiXiaofeng等[15]用機械攪拌的方法將纏繞碳納米管(CCNTs)和單壁碳納米管(SWNTs)分別與EP混合，制得復(fù)合材料。兩種復(fù)合材料的拉伸強度都接近理論值，分別為40·46MPa、41·11MPa。不同CCNTs用量(1%、3%和5%)時，復(fù)合材料的拉伸強度增量分別為25·4%、22%、103%；不同SWNTs用量(1%、3%和5%)時，復(fù)合材料的拉伸強度增量分別為83·5%、92·6%、106·2%。同時，復(fù)合材料的硬度、彈性模量隨著CCNTs的增加也相應(yīng)的提高。SEM觀察到復(fù)合材料斷裂面處CCNTs深深埋入基體主鏈中，形成如網(wǎng)線的纏繞結(jié)構(gòu)，與環(huán)氧基體緊密結(jié)合在一起，有利于承受載荷時內(nèi)應(yīng)力的傳遞，從而提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能。 

YehMeng-Kao等[16]采用多壁碳納米管(MWNTs)，熱壓成型的方法制備MWNTs/EP復(fù)合材料，測試表明：復(fù)合材料在添加5%MWNTs時，楊氏模量急劇增加了51·8%，隨后，增長率明顯下降，復(fù)合材料的抗張強度在添加3%MWNTs時，提高了17·5%，隨后由于MWNTs的分散不均勻?qū)е驴箯垙姸认陆怠?nbsp;

    2·不同的改性方法 

碳質(zhì)材料容易團聚，實際應(yīng)用中難均勻分散，同時，造成黏度變大，流動性變差，氣泡難以排出等，引起復(fù)合材料的缺陷，在承受外加載荷時，受力不均勻，使復(fù)合材料力學(xué)強度下降。因此，碳質(zhì)材料在EP基體中的分散程度是影響碳質(zhì)材料/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料力學(xué)性能的一個重要因素。目前提高碳質(zhì)材料在EP基體中分散程度的主要技術(shù)路線可概括為：改進的物理共混和化學(xué)預(yù)處理，這些措施可有效地提高碳質(zhì)材料在樹脂基體中的分散性和復(fù)合材料的力學(xué)性能。 

    2.1物理共混 

近年來新型分散劑、延長攪拌時間、高能超聲波處理和高黏度下的剪切攪拌等物理方式被用來提高碳粒子在EP中的分散性。王國建等[17]在傳統(tǒng)機械力共混的基礎(chǔ)上，考察了機械剪切攪拌時間和超聲波振蕩時間對CNTs/EP復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，認為機械剪切攪拌8h，并超聲波處理4h，復(fù)合材料的沖擊強度、拉伸強度和彎曲強度相比于攪拌1h的分別提高了41%，22%，38%；143%，30%，45%。 

    
梁叔全等[18]用超聲波分散及真空澆鑄法制備了CNTs/EP復(fù)合材料，研究了CNTs的加入量和分散程度對復(fù)合材料拉伸強度、拉伸模量、斷裂伸長率的影響。認為加入0·75%的CNTs，復(fù)合材料的拉伸強度提高了18·3%，拉伸模量提高了20·5%，斷裂伸長率提高92·8%；加入小于1·75%的CNTs含量時，CNTs沒有明顯的團聚，復(fù)合材料的強度得到提高。隨著CNTs含量進一步增加，CNTs趨于團聚，在基體中的分散變得不均勻，反而會使復(fù)合材料的強度下降。 

ChenZhenkun等[12]用CNTs增強EP，并研究了復(fù)合材料的低溫機械性能。實驗顯示在77K時，0·5%的CNTs對復(fù)合材料的力學(xué)性能有明顯的增強作用，其抗張強度、楊氏模量和破壞應(yīng)變分別為119·35MPa、5·26GPa和3·20MPa。

ShinJin-Wook[19]等利用超聲波將MWNTs溶解到乙醇中，以破壞MWNTs的表面鏈鍵，促使MWNTs分散，以改善其機械性能和熱力學(xué)性能。動態(tài)力學(xué)分析(DMA)顯示，在材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)對應(yīng)的tanδ隨著MWNTs的含量增加逐漸降低，儲存模量大幅度提升：從0%MWNTs的2689MPa上升到0·5%MWNTs的3353MPa；三點彎曲強度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，當MWNTs的含量為0·3%時，復(fù)合材料的彎曲強度達到最大值450·2kgf/mm2。 

    2.2表面化學(xué)修飾 

采用表面活性劑、酸化處理等方法對碳納米材料進行表面活化或表面化學(xué)修飾是提高碳質(zhì)材料在樹脂基體中的分散性和增強復(fù)合材料力學(xué)性能的有效方法。經(jīng)表面化學(xué)處理過的CNTs端帶有基官能團，如羥基、氨基、烷氧基，它們與EP的環(huán)氧基反應(yīng)，生成接枝或嵌段共聚物，可提高CNTs的分散性和與樹脂基體界面力，進而提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能[20]。 

    
李兆敏等[21]以4，4’-二氨基二苯砜(DDS)為固化劑，以MWNTs或經(jīng)酸化和胺基化預(yù)處理，進行了表面化學(xué)修飾，接入了羧基、胺基等官能團的MWNTs為填料，分別制備了幾種MWNTs/EP復(fù)合材料，比較了是否預(yù)處理，以及酸化和胺基化預(yù)處理對材料性能的影響。研究表明：使用酸化和胺基化預(yù)處理的MWNTs，材料的Tg由161℃分別提高到185℃和196℃，沖擊強度由5·512kJ/mm2分別提高到8.132kJ/mm2、8·258kJ/mm2，抗張強度由24·1MPa分別提高到56·82MPa、62·05MPa，彎曲強度由80·93MPa分別提高到100·192MPa、101·485MPa，彎曲模量由0·872GPa分別提高到1·15GPa、1·64GPa?？梢钥闯鰧WNTs的胺基化表面處理更有利于提高EP復(fù)合材料的力學(xué)性能。SEM分析顯示，胺基化CNTs比酸化CNTs有更好的分散性，增強體與基體有更加緊密的鍵結(jié)合，這是復(fù)合材料力學(xué)性能提高的一個重要原因。 

ZhengYaping等[22]用有機胺對MWNTs進行表面功能化處理，接入-NH2極性基團，試驗顯示：含0·6%經(jīng)過表面功能化處理的MWNTs復(fù)合材料的機械性能最好，彎曲模量由純EP的1550MPa提高到1920MPa，增加了24%；彎曲強度由1550MPa提高到2450MPa，增強率達58%；抗沖擊強度增加兩倍。認為這是由于胺基處理MWNTs，使其表面具有不均勻的缺陷和折疊，微觀應(yīng)力和鍵接力能傳遞基體受到的外加應(yīng)力，阻止微裂紋的擴散，從而改善復(fù)合材料的力學(xué)性能。ChenXianhong等[23]對MWNTs進行氧化、羧基化、酰胺化等官能化處理得到活性較強的-OH、=O、-NH2官能團，選用含胺基的固化劑制備MWNTs/EP復(fù)合材料，試驗測試表明：復(fù)合材料的拉伸強度、沖擊強度隨著MWNTs的提高而增加，最顯著的改性是在胺基化的MWNTs含量為1·5%時，拉伸強度提高了51%(由純EP的39·1MPa上升為59·2MPa)，沖擊強度提高了93%(純EP5·5kJ/mm2，復(fù)合材料10·6kJ/mm2)?？赡苁前坊贛WNTs表面與其形成共價鍵，有更大的界面張力，而胺基本身以固化劑的形式參與到復(fù)合材料中與樹脂基體結(jié)合，有效的將材料承受的外加應(yīng)力轉(zhuǎn)移到MWNTs上，從而增強了樹脂基體的機械性能。同時，復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性也得到改善。 

    
因此，碳質(zhì)材料、硅烷化表面處理的碳質(zhì)材料可能與EP形成高鍵能的共價鍵，從而提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。實際上，Si-O(460kJ/mol)鍵的鍵能要大于C-C(345·6kJ/mol)鍵，對碳質(zhì)材料進行硅烷化(Si-CNT)，嫁接到碳質(zhì)材料上的硅原子能改善碳質(zhì)材料的表面活性，降低碳粒的團聚性，提高碳質(zhì)材料的分散性，同時還能擴大碳與樹脂基體的結(jié)合面積，分子鍵接力更為有效。與未官能化處理CNTs相比，Si-CNTs/EP復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性、彎曲模量和強度、抗裂強度都有可能提高。Jang-KyoKim等[24]的工作表明，當硅烷化的CNTs含量為0·25%時，材料的彎曲強度、彎曲模量、斷裂韌性達到最大值，分別提高了16·8%、20%、8.4%。

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